李自成是被村民所误杀的。
顺治二年（大顺永昌二年，1645年）正月初四日，刘芳亮统兵出战，受到挫折，李自成亲率马步兵拒战，又被清军击败。初五、初六两日夜间，大顺军连袭清营，俱败。初九日，清军的红衣大炮运至，进逼潼关口。
大顺军凿重壕，立坚壁，堵截清军。十一日，清军先用红衣大炮轰击，接着大举进攻，相继攻入大顺军阵。大顺军仍顽强奋战，以骑兵300反击，又分兵迂回到清军阵后攻击，但都失败。
这时，北路清军由阿济格率领，从山西保德州渡过黄河，进入陕北，围攻榆林。经十三天激战，潼关失守。李自成见清兵两路夹攻，陕西陷落已成定局，遂被迫放弃西安，经蓝田、商州，走武关，退入襄阳，“声言欲取南京，水陆并进”。
三月，大顺军逼走南明将领左良玉，占领武昌，李自成计划乘舟东下，夺取东南作为抗清基地。但大顺军尚未准备充分，清军分水陆两路突然袭来，李自成仓促弃武昌向东南进发。四月，清军在湖北阳新、江西九江接连大败大顺军，切断其东下去路。
李自成见东下已无可能，便掉头向西南进军，准备穿过江西转入湖南。五月初，大顺军到达湖北通城九宫山麓时，李自成率轻骑20余人登山探路，被当地民兵武装姜大眼杀死。
尸首秘密埋葬，李自成战死后，农民军悲怒交集，立即扫荡九宫山区，对当地民众予以报复性打击。《明史》也记载，李自成死于湖北通城。大顺军余部称李自成为先帝，其妻高氏为太后，李锦推举李自成三弟李自敬为首领。
退出京师
李自成进京之后，为瓦解明军残余势力，多次遣使招降明山海关总兵吴三桂，未果。顺治元年（1644年）四月二十一日，李自成与吴三桂进行一片石战役。战至四月二十二日，吴军渐渐不支。吴三桂乃降于清朝摄政王多尔衮，两军联手击溃李自成，主将刘宗敏受伤，急令撤退。
四月二十六日，李自成逃到京城，仅三万余人，四月二十九日，李自成在北京称帝，怒杀吴三桂家大小34口，次日逃往西安，由山西、河南两路撤退。临行前，火烧紫禁城和北京的部分建筑，七月渡黄河败归西安，不久，弃西安，经蓝田，商州，走武关。
由于南明弘光帝朝廷的建立和大顺军的节节败退，很多投降大顺的原明朝将领复投南明或清朝，李自成于是疑心日盛，终于妄杀李岩等人，致使人心离散。
顺治元年（大顺永昌元年，1644年）十月，清军攻陷太原，随即分兵南下晋东南，大顺军长治守将刘忠抵敌不住，被迫率部转入河南。至此，山西全省仅剩西南一角为大顺军控制，李自成山西防线基本瓦解。
十月下旬，清军兵分两路攻打陕西，一路由英亲王阿济格率领吴三桂、尚可喜等军由大同向榆林进兵，然后，从陕北南下西安。
一路由豫亲王多铎率领孔有德、耿仲明等部，从河南怀庆攻击潼关。李自成闻讯，匆忙率军增援潼关。十二月，清军出击潼关，大顺军列阵迎战，刘宗敏先战不利。