时间一天天过去，宁武关上明军众志成城，大顺军虽然是车轮战法，不分昼夜的攻击宁武关，还是在宁武关下丢了五万多具尸体，这些死掉的人当中多是降卒，尤以山西镇的降卒为多，可怜这些想投降大顺军活命的明军，还是作为大顺军的炮灰死在了自己人手里，而关上的明军也损失很大，已经到了崩溃的临界点。
三月初一日，刘宗敏问中军官道：“今天是几天啦？”
中军官回答：“回总爷，已经过五日了，明军还没投降！”
刘宗敏怒道：“传令下去，大顺军全军攻城，今天我一定要拿下宁武关！”
中军官答应了一声：“是！”前去传达总爷刘宗敏的命令。
不一会数万大顺军一开始进攻宁武关，周遇吉指挥明军开炮，一片一片的大顺军被杀死杀伤，战至看中午的时候，这时明军大炮火药耗尽使得大顺军抬着大炮击城关上明军只得以羽箭石块回击，形势一下子变得岌岌可危。
明军盼望的援兵久久不至大批大顺军可是爬上关墙，周遇吉急中生智于是在城内设下伏兵，派出弱卒诱引贼兵往城里边进攻，一些明军官兵更是舞动白布，亲兵向刘宗敏报告：“总爷，明军打开城门挂出白旗，投降啦！”
刘宗敏转怒为喜道：“好，中军传令，快抢占宁武关！”
中军官答道：“是！”
大顺军蜂拥进入了宁武关，当大顺军有七八千人入关后，城上闸门突然落下，入城大顺军惊骇，明军从四面突然杀出，入城七八千大顺军被明军歼灭，并且击毙了大顺军的四员猛将，李自成有了怯意想要退兵回关中。
他手下的将领们一再坚持要战将领们说“：我们的兵力有他一百倍那么多，只要用十个对付他一个，轮流攻打，没有不能获胜的道理。”
刘宗敏回见李自成：“圣上、周遇吉诈降，我们上当啦！冲入城中的八千将士被杀，这回一定拿下宁武关！屠尽城中之人以解我心头之恨。”
李自成听取了他们的意见，说道：“刘宗敏把我们的火炮都调上去，一定要拿下宁武关！”
大顺军对再次对宁武关发起了猛攻在火炮的轰击之下宁武关关城不断坍塌，城墙塌了官军不断抢修，大顺军冲锋，前队战死后队跟进，不间断地猛攻，大顺军有进无退，使得官军气力用完了，大顺军终于攻进了宁武关关城中。
周遇吉继续指挥官军展开巷战，座下的战马倒在地上后，他徒步跳跃闪转，亲手杀死贼兵几十个人，周遇吉身中数箭被起义军捉住后，仍然骂不绝口，拒不低头，誓死不屈，李自成下令将周遇吉绑在很高的木柱上用乱箭射死。
周遇吉临死大喊着崇祯皇帝、夫人刘氏和兄弟田承嗣，李自成听了是恶从胆边生，下令把已经落气的周遇吉，又一片一片割下了他的肉，来了个死后凌迟处死，宁武城中的百姓、士绅受到周遇吉忠贞、义勇的感动，在小巷中跟大顺军厮杀，打死大顺军不可胜计。
周遇吉家里的孩子们，跟随遇吉在外边跟大顺军搏斗，死得差不多了，周遇吉的夫人刘氏，是蒙古人一向勇猛，率领几十名胡妇守卫着山顶上的官署，她们登上屋顶射击贼寇，每一支箭射死一名贼兵，贼寇不敢靠近她们，便点火焚烧周遇吉府邸，刘氏率领胡妇二十人冲出在城内展开巷战，最后矢尽全部投入烈火之中。
大顺军进入宁武关后，对宁武关实行了屠城，大顺军屠城喊杀声震天动地，妇孺老幼概无幸免，有史记曰：李自成怒，“遂屠宁武，婴幼不遗”，宁武兵备副使王孕懋率全家自杀。
李自成与牛金星、宋献策等谋臣议事。李自成在宁武关损失了十万大顺军，他灰心丧气道：“真没想到一个小小的宁武关竟让我们损失惨重，如去京城要经大同、阳和、宣府、居庸关，诸城明庭皆有重兵防守，如果他们都象宁武关那样我们怎么办？不如暂且退兵回关中伺机再作打算。”
军师牛金星：“圣上，象周遇吉这样的虎将在明庭并不多见，我军得胜之余撤兵殊为可惜呀！。”
李自成说道：“朕意已决，明日班师回朝。”
当夜李自成沉沉睡去准备第二天清晨吃罢早饭就率领他的军队带着战利品拔营启程返回关中西安，就在当天深夜大同总兵姜镶送来降表李自成被李强从梦中喊醒，李自成得知大同总兵姜镶愿降是大喜过望，披衣在大营刚刚坐定宣城总兵王承胤降表又到而且派来了一百名骑兵来迎接他进城，一夜之间形势发生了戏剧性的变化宣府大同不出意外将落到大顺军手里，兵不血刃便拿下京师重镇京师门户洞开，灭亡明朝就只是时间问题了。
后来大顺军入北京后，李自成曾说：“若使所至都像周遇吉那样，殚忠尽力拼搏，我们哪能至此？”
宁武之战是李自成进军北京途中遇到唯一的顽强阻击，前后只有七天，战斗异常激烈。大顺军精锐牺牲过半，最后依靠优势兵力和猛烈炮火，摧毁明朝在宁武设立的防线，夺取大明重镇宁武关，山西总兵周遇吉的牺牲，对京畿、山西明朝守军产生了极大的震慑作用，自此而后大顺军在山西、北京推进如入无人之境。
就在大顺军攻克宁武这天，崇祯帝决定起用宦官到各镇充当监军：高起潜总监山海关、蓟州、宁远；卢维宁总监天津、通州、德州、临清、天津；方正化总监真定、保定；杜勋总监宣府；王梦弼总监顺德、彰德；阎思印总监大名、广平；牛文炳总监卫辉、怀庆（今河南沁阳）；杨茂林总监大同；李宗先监视蓟镇中协；张*监视蓟镇西协。
三月初二日，李自成就率领大顺军北上收取大同宣府，初四日，行至西安堡时，大同总兵姜镶的弟弟姜有光逃来了，向李自成报告了一个惊人的消息，大同总兵姜镶在视察城防返回总兵府时，遭到了大量叛军的袭击，哥哥姜镶、姜让被乱军杀死，总兵府正遭到叛军的围攻，姜有光请求李自成尽快支援大同城里的姜家。
李自成心说姜镶、姜让居然都死了，要知道陕西榆林总兵姜让归顺大顺后，自己对他格外礼遇，就是希望他能说服其弟大同总兵姜镶、阳和副总兵姜瑄来降，姜镶虽然对于归降了，没想到是个窝囊废，岂不是大同城得而复失了，这姜镶、姜让两兄弟真没用。
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