李自成今日非常惱火，主力部隊抵達山海關，向吳三桂發出逼降通牒，吳三桂一口拒絕，李自成和一群大順軍文臣武將，被吳三桂反複無常行為，逼得沒有辦法，下令主力部隊分別對羅城和北翼城猛攻。
關寧軍是大明最後一支能野戰的部隊，吳三桂也有資本抵擋大順軍進攻，他將主力部隊列陣於羅城石河以西，阻止大順軍攻關。
大順軍和關寧軍在羅城西側附近激戰，關寧軍打清軍沒本事，打大順軍卻把兵不厭詐玩的賊溜，竟然詐降，引誘數千大順軍抵近城垣。
大順軍不知有詐，靠近城牆，隱藏在城上的關寧軍突發火炮，火銃等遠程武器，大順軍死傷甚眾，前線總指揮劉宗敏被迫下令後撤。
在北翼城，大順軍占據有利位置，利用居高臨下有利地形，猛攻城垣，戰果頗豐，但是因為羅城戰役失利，其他各城又還在關寧軍手中，未能徹底占領城池。
在二十一日白天，大順軍主力沒有能夠吃掉關寧軍，反而損失部分兵馬，吳三桂雖守住山海關，卻也損失慘重，再繼續打下去，整個山海關和關寧軍及家屬都會被大順軍消滅。
傍晚時分，吳三桂召集部將，商議怎麽打下去，此時在山海關不僅隻有軍隊，還有軍隊家屬，鄉紳，百姓，吳三桂和眾將商議，是否真要降清？
投降清以後，他就是明朝開國以來，最大明奸，也是帶領最多軍隊投降外敵的明奸，吳三桂舉棋不定，和大順軍殺到這個份上，投降大順是不可能的事情。
好像唯有投降大清，才可以繼續享受榮華富貴，蔭及子孫，吳三桂決定再等等，或許不需要他去投降，多爾袞就會帶領八旗兵入關救援。
城外的大順軍經過一日一夜激戰，暫時退下去休整，等待第二天發動最後一攻，李自成對今天沒有攻下山海關，有些惱怒，接到袁宗第送來戰報，右營和唐通兩部在一片石方向和清軍前鋒遭遇戰，右營損失過半，唐通部潰散，白廣恩部撤向關內。