但这个时候的他是站在明朝的立场，以明臣的名义，请北朝（清）出兵攻打北京，为明朝皇帝报仇，杀尽乱民的。当清军答应了他的要求后，他又规定出清军的入边路线，要求清军只从喜峰口、龙井关、墙子岭、密云等处进入明境。意为让其从中协、西协南下包围京城。同时，他又提出报偿，那就是关外所有的土地都归清朝。
清军拿到了他的入边路线图后，几乎想吐血。因为这两条路线都是他们曾经来去自如的路线，山海关这一条路，吴三桂似乎忘了。况且，现在关外的土地本就是他们大清的了，还用你来给吗？就在他们开始交涉之时，李自成已经率领他的主力十万大军出北京直奔山海关来。清军也集结兵力蠢蠢欲动。
如果一切都按照计划进行，那么，后果只有一个：清军攻进毫无守卫的北京，李自成将吴三桂歼灭，然后再回北京和清军争夺北京。
但是，这一切都没有发生。因为李自成和清军都没有按照计划进行。
李自成的部队像旅游一样走到了山海关，而清军没有按吴三桂的行军路线，竟直奔山海关而来。李自成是因为轻敌，在他看来，明朝军队都是纸糊的，另外，以十万大军对付吴三桂的四万，真是一件很轻松的事情。清军改变计划，是因为想逼吴三桂尽早归顺，开关把他们放进去。虽然，他们不是很需要这一条路，但他们很需要没有一支战斗力很强的敌人。李自成根本就不知道清军已经在山海关附近，而清军也不知道农民军居然会主动送上门让自己打。
当李自成率领军队到达山海关外一个叫石河（也称“一片石”）的战略要地时，两方展开了激战。经过几个时辰的激战后，吴三桂逃回山海关。当他得知清军已经到了山海关外时，并不是愤怒，而是大喜。
他急忙跑到清军那里，跟清军谈判。谈判的内容不得而知，但是在崇祯十七年（1644年）四月二十一日清晨，当李自成军在山海关下列起惯用的长蛇阵，准备给吴三桂致命的一击时，这些农民军发现对面站着的居然是一群穿着明军衣服，却扎着小辫子的军队！
也就是说，无论谈判内容如何，但产生了两个不容置疑的结果：一、吴三桂投降了清军，因为他们扎起了辫子。二、吴三桂悄悄地开了山海关城门，三万清军骑兵进入了关内。
一个人在生死关头，必须要做出抉择。无论是做出什么样的抉择，在这种关头下一定很痛苦，因为时间短。但也正因为时间短，所做出的抉择往往并不是最正确的那一种，吴三桂就中了这种不可名状的规律。
但吴三桂的军队并没有因为扎起了辫子而实力大增，在农民军的重压下，渐渐抵挡不住，李自成已经胜利在望。当时已经被吴三桂放进关来的多尔衮龟缩在某个角落里观察战斗，也许是因为他的懦弱，让我们失去了一次观赏李自成与八旗军大战的情景。
当多尔衮发现农民军的确不可小觑时，他就更懦弱更开始龟缩了。李自成与吴三桂打到了中午，就在胜负即将见分晓时，苍天瞎眼。一时之间，风沙骤起，两军不能相辨。多尔衮激动万分，他下令清军骑兵进攻。
这场战役后来被称为山海关之战（或称“石河大战”）。如果要叙述这场战役的参战方的话，那么应该是这样的：李自成的十万大军、吴三桂的四万兵马、多尔衮的骑兵。
由于清军的突然杀出，李自成军根本毫无准备，在猝不及防又加之久战疲惫下，阵脚大乱，虽然奋力抵抗，最终还是失利，伤亡殆尽。
该年五月二日，清军进入北京，不久宣布迁都于此。吴三桂献关降清为清进据中原提供了极大的方便，他也因此得到了新主人的最高奖赏：山海关之战刚刚结束，多尔衮就在军中为他进爵为平西王，两个月前崇祯皇帝封的平西伯被他像甩苍蝇一样地甩掉了。
有人说，吴三桂引清军入关，对于当时亡明士大夫来说是他们所希望看到的。几个月后，吴三桂忽然收到了弘光政权福王朱由崧的圣旨，遥封他为蓟国公。这群笨蛋肯定不知道吴三桂的发型已经变了，他每天早上起来的第一件事就是看看陈圆圆是不是还在，第二件事就是整理他那根辫子。
明朝似乎就这样退出了历史舞台，但这只是清军的希望。不久，吴三桂便不得不南下，去征讨南明。他所做的“光辉事迹”永存史册，在山海关下，他的臭名必将远扬。
吴三桂在整个明末一直以观望或是以一种犹豫的态度来做事，最终，他还是把事做砸了。他完全有可能成为民族英雄，但他的亲戚、恩师太不给他争气，而他自己又是个多情种。
在1644年的山海关下，至少促成了三件事和没有促成一件事。促成的三件事分别为：吴三桂“汉奸”的名声开始传播；本可以成为民族英雄的李自成在自己的愚蠢和清军的无耻下彻底失败；清军以追赶李自成的名义一直打到北京，从此不走。没有促成的一件事是：明朝灭亡。
