当清军到达山海关前时，已听到“关上炮声，夜深不止”。从远远传来的隆隆炮声及震天的喊杀声，说明吴三桂部已与大顺军交上了火。经验丰富的多尔衮也料到大顺军有可能在清军之前赶到，所以吩咐手下一定要打起十二万分的精神，提高警惕，以防遭到大顺军的伏击。
山海关下即将开始一场血战，让我们先来了解一下它。
山海关是万里长城东段的起点，居诸关隘之首，所以有“天下第一雄关”之美誉。此城与长城相连，浑然一体，极其坚固，易守难攻，可谓是一夫当关，万夫莫开。
山海关的主体建筑关城，呈四方形，周长八里一百三十七步四尺，环以护城河，宽五丈，深二丈五尺。关城东西南北各设一座关门：东门名曰“镇东”、西门名曰“迎恩”、南门称作“望洋”、北门号“威远”。东西两门外，与关城紧密相连有两座小城，称罗城。它的作用是加强关门的防御能力。在东门外的，叫东罗城，西门外的，则叫西罗城。东罗城建于万历十二年（1584年），其城墙高二丈三尺四寸，周长五百四十二丈四尺，东、南、北三面各设一个门，门外有护城河环绕，再有水门两个、角楼两个、敌楼七个。在与东罗城相交接的城墙上，还有两座楼，用以屯兵设防。而西罗城在关城内侧。
在关城南北两侧两里处，长城的内侧，南水关、北水关附近，各有一座小城，称翼城。南侧的，叫南翼城，北侧的，则叫北翼城。城墙高二丈余，周长三百七十七丈四尺九寸。设南北两门，南北翼城为屯兵之用。它从南北两个方向拱卫关城。
山海关，依山临海，又与长城连为一体，城外设城，门外设门，环环相连，环环相扣，设计的极为巧妙，形成一整套完备的防卫体系。任何人要攻破此城，都必须付出极大的代价。就拿清军来说，无论是努尔哈赤还是皇太极，生前没有一天不在惦记着它。但迫于此雄关的威严雄壮，一向骁勇善战，凶悍无比的八旗将士，从不敢奢望能拿下此城，每次进军关内，都不得不绕道内蒙古，从长城薄弱之处——龙井关等地进入。这帮留着辫子的八旗爷们儿们，望关哀叹已二十年有余。大顺军的战斗力未必强过清军，但如今李自成却带着他的将，带着他的兵来了。他能成功吗？李自成自己不知道，吴三桂不知道，多尔衮也不知道。
当吴三桂确认李自成已率大军开赴山海关时，他一方面派人出关向清廷请兵，一方面为了拖延时间，又派高选、李友松、刘台山、刘泰临、谭邃环、董镇庵六人为谈判代表，前往李自成军营诈降。这六人行至三河（河北三河县）遇到了李自成的大军，拜见李自成后称：吴三桂已愿归降，望闯王不要再进攻。李自成是又喜又疑，表面应允，暗地里做好布置，带着这六人一路浩浩荡荡往山海关方向开进。李自成虽然还是保持着警惕，但这六人的诈降行为还是起到了一定的迷惑作用，大顺军的前进速度明显的放慢下来。军中无论是将领还是士卒麻痹轻敌的思想一下子都抬了头，行军时松松垮垮，晚上宿营时吃酒耍钱者也屡屡可见。
走了九天，四月二十一日李自成终于率军到达山海关，这时大顺军才傻了眼，等待他们的可不是什么吴三桂派出的和谈代表，而是已做好充分守城准备，准备拼死决战的吴三桂部。而此时清军已只距山海关十五里。大顺军此时从上至下无论是战备上，还是心里上，都没有做好开打的准备。诈降的高选等六人也明白现在是逃命的时候了，不过他们的运气实在是不太好，虽然此时大顺军既无战备也无斗志，但对他们的看守却一直都没放松，最后除一人身中三箭，侥幸逃脱外，其余人等皆备诛杀。
吴三桂事先已与多尔衮约定，派出精锐兵马出关城，在山海关以西，即石河西岸，占据战略要地做好战斗准备。而在龙王庙至谭家颇罗一带，又征召当地乡民三万余人，以作为预备队使用。同时考虑到关城兵少，粮饷不济，又与当地士绅联合，组成地方武装，其中的成员甚至有不少知识分子——生员。这些人共助饷白银7850余两，战马120余匹。
李自成到达山海关后，也许是还心存侥幸，也许是为了显示天恩浩荡，曾派使者最后一次通令吴三桂投降，遭到吴三桂严词拒绝。后李自成迅即部署兵力，一在石河西，以主力作正面进攻，一派唐通率骑兵迅速从九门口出关，绕到关外，至一片石候命，若吴三桂从此处东逃，可与关内一侧的大顺军夹击之。
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