清軍進入北京以後，一面鞏固自己在畿輔地區的統治，一面逐步蠶食山西、山東兩翼，為大舉進兵作準備。六月，明恭順侯之弟吳惟華自稱應襲侯爵，「請招撫山西自效」 。攝政王多爾袞欣然同意，派其前往山西招撫，又派明降官王鰲永以戶部右侍郎兼工部右侍郎名義前往山東招撫。同月，「遣固山額真覺羅哈納、石廷柱率將士平定山東一路」，「遣固山額真葉臣等率將士平山西一路」 ，以為武力後盾。
當時，姜瓖的背叛大順政權使大同地區落入了清方手裡，吳惟華乘勢招撫了大同府南面的代州及所屬繁峙、崞縣。投降大順政權的明將唐通，在大順軍西撤時同李過部一起退到陝西府谷地區。他看到大順軍的處境日益困難，就在清廷招誘下 ，向李過部發起突然襲擊，隨即把部隊拉過黃河駐于山西保德地區，至九月十五日便拜表投降了清廷 。整個山西北部遂為清方所有。
大順政權山西節度使韓文銓、制將軍陳永福和山西巡按李若星等見形勢日益緊張，加強了保衛太原的準備。他們處死了明宗室千餘人，又把大批明朝官紳押往陝西，藉以消除內患。陳永福還遵照李自成「堅壁清野」的指示，下令拆除了城外關廂的全部房屋，以兔清軍攻城時用作掩蔽，並且派出軍隊「四齣搜野，為固守計」 。九月十三日，葉臣等統率的清軍經固關進抵太原城下。在一段時間裡，陳永福等人防守太原是相當認真的，清軍無機可乘。十月初三日，清軍調來「西洋神炮」，集中火力轟擊西北城角，城垣被毀塌數十丈，清軍由缺口一擁而上。大順軍抵擋不住，從東門突圍，又遭到埋伏在城外的清軍截殺，傷亡很大。陳永福向南逃脫，後來投降了清朝 福何時何地降清未見到明確記載。但順治五年八月，清廷給投降將領授職時，陳永福被授予拜他喇布勒哈番，見《清世祖實錄》卷四○。按，《清實錄》把陳永福的名字誤寫為陳有福，參見《清世祖實錄》卷一○。">。節度使韓文銓戰死，巡按李若星投降，山西省城太原遂告陷落。
晉東南長治地區，大順政權原派平南伯劉忠鎮守。開始劉忠也採取了拆毀關廂民房等堅壁清野措施，防備清軍攻城。可是，八月間清將孟喬芳等從澤州（今晉城）北上進攻長治時，劉忠卻棄城而逃。大順政權防禦使孫明翼、潞安府尹師心知以及長子縣令、屯留縣令均被捕殺。清軍以原明朝潞安府通判馮聖兆署冀南道事，隨即北上參加攻取太原之役。劉忠探知清軍已離長治，又引兵來取。馮聖兆會同當地士紳，驅迫百姓據城防守。劉忠以帛書射城上說：「明亡，天下分裂，秦晉當屬我，而拒之，是逆也。百姓執馮通判出，即不屠。」 因此城中人心動搖，「嘖嘖多偶語」。但馮聖兆以清軍勢盛相威懾，繼續堅守。十月，清軍攻破太原，派兵來援。劉忠被迫經澤州撤退，攻陽城十一晝夜也未能得手 ，不得不率部轉入河南。至此，山西全省僅剩下西南一隅仍屬大順政權，李自成扼守山西的計畫已基本瓦解了。