李自成率大军攻占西安后，立马兵分三路攻略陕西各地。这三路兵马分别为北路、南路和西路。“一只虎”李过率北路军追击孙传庭部将高杰残部，一直追到陕北延州（延安）。高杰自兵败潼关后，率余部仓惶东逃，辗转窜至陕北宜川时，正赶上黄河结冰，他便率军渡过黄河，进入山西蒲州境内。

待李过率军赶到后，忽然刮起一阵南风，“冰解不得渡” ，冰面融化不能踏冰过河，不得不率追兵怏怏而返。大将（权将军）田见秀率南路军追击明将高汝利部到汉中。高汝利见闯军紧追不舍，便弃汉中逃进四川，田见秀继续衔枚追击，高汝利逃无可逃，逼不得已，率部投降了田见秀。

权将军刘宗敏和骁将党守素等率军出西道，追击明将白广恩部，一直追至固原（今属宁夏），走投无路的白广恩在刘宗敏的劝说下，献固原城投降闯军。其余的陕西城镇，因孤立无援或守军力量微弱，无法抵抗愈发强大的李自成军，便纷纷举城而降。不久，整个陕西都被李自成一一荡平，明朝在该省的统治已经土崩瓦解。

白广恩是明军“火车营（车载火炮）”的统帅，曾是孙传庭的左膀右臂，他投降后，李自成非常重视，特地设宴款待他，二人把酒言欢，无话不谈，相处甚是融洽。

守开封立下大功的明军悍将陈永福仍然率军抗拒，似乎在等待观望，李自成请白广恩前去劝说陈永福投降。陈永福怀疑白广恩替李自成说话欲诱使其放下武器出降，目的是出卖自己，因为他在坚守开封时曾经射瞎了李自成一只眼，李自成岂会善罢甘休，绝不会饶恕自己。李自成猜到陈永福的疑忌， 托白广恩带话表示，战场上本就是你死我活，况且那是各为其主，各负其责，自己绝不计较。陈永福听后颇为感动，于是立即率军投降。李自成果然既往不咎，且待陈甚厚，不仅赏赐大量财物，还封其为文水伯。

就这样一传十，十传百，那些仍然负隅顽抗的明军将领没了主心骨，不少人也就相继率部归降了李自成。从李自成对待这些明军降将的做法上可以看出，他对这些曾经与自己为敌的将领能不计前嫌，不念旧恶，推诚任用，不像早期那样逮一个杀一个，已经具备了一个军事统帅应有的气度和胸怀。

明朝时的陕西地域很广袤，除包括今天的陕西全境外，还包括今天的甘肃、宁夏两省区以及内蒙古之部分地区。明朝为了防范蒙古鞑靼、瓦剌、兀良哈部的入侵，沿长城走势设置了九个边防军事重镇，九镇皆设有重兵，即史料中所说的“九边” 。其中有三镇位于陕西境内，称为三边。统辖三边镇兵的军事长官叫三边总督。李自成为了建立一个稳固的后方，开始积极部署，准备攻取九边。

陕北延绥镇管辖四卫：榆林、延安、绥德、庆阳。到李自成扫荡陕西时，延安、绥德已经归附，其他两卫以榆林卫最强，明军守御力量颇为厉害。明延绥巡抚和延绥总兵都驻扎在榆林城中。据记载，当时延绥巡抚崔源之前不久因作战不利刚被革职，接任者还没到。延绥总兵王定借口河套一带“贼势颇凶”，自己要去进剿，遂率部弃城而走。榆林城内的卫所之军所剩无几，仅剩王氏、尤氏两大土豪及其家族武装组织抵抗。王世臣、王世国兄弟，尤世禄、尤世威兄弟等积极联络未走的明军将领，召集各堡守军、乡兵入城，齐心合力守城。

李自成对榆林采取的策略是先礼后兵，他先派延安降官舒君睿前去劝降。舒君睿是有名的舌辩之士，口才了得，李自成让他携带5万两纹银和自己的亲笔信前去招降。为增加胜算，虎将李过 、刘芳亮率大军紧随其后前往，不降就打。

崇祯十六年十一月十五日，守榆林的王氏兄弟、尤氏兄弟拒降，还把舒君睿好一顿奚落并驱逐出城，劝降失败。李过、刘芳亮按照李自成的叮嘱，开始挥军猛攻榆林城。尤世威虽是城中富绅，并非官军，但却系将才，他激励守城军民奋起抵抗，守城将士和民间义勇士气高昂，就连城中一些妇女和儿童都自愿登城助守，积极参加防御。

城内军民用火炮轰击攻城的闯军，夫人孩童则轮番用开水、热油往下泼洒，抛砸砖石， 重创爬云梯登城的闯军士卒。《绥寇纪略》 等史料还记载，在战斗最激烈时，守军还多次开城突袭农民军，还趁夜摸进农军大营偷袭，打死打伤数千闯军士兵。李过等督军日夜猛攻，但连攻十几天不下，反而损失了不少将士，城下遗尸累累，血水竟浸红黄土......

十一月二十七日，闯军用穴地埋火药之法轰塌城墙一段，农军沿缺口冲入城内，这才进入城内。守城军民见“流贼”已经入城，仍死战不降，顽强与闯军进行残酷而激烈的巷战，以至闯 每每攻下一座街巷乃至一栋房舍都要付出惨烈的代价，战至最后，守军、义勇寡不敌众，几乎全部战死，榆林城终告陷落。

混战中，王世国、王世臣、尤世威和被罢官的原总兵李昌龄四人被俘，尤世禄战死。李过派兵把四人押送至西安。史载，李自成以乡党之谊劝四人投降，并封官许愿：

“吾虚上将以屈四将军，奈何固执，不相与共富贵 ”？

四人虽然被俘，但威武不屈，面对李自成劝降不为所动，破口大骂道：

“吾大臣也，汝草贼，且灭不久，毋污我”！

李自成有心招纳，费尽口舌，四人却嗤之以鼻，始终骂不绝口，他没奈何，只好下令将四人处死。这四个明朝的忠臣临刑前仍然后悔不已说：

“我四人不早殄（灭）此贼， 致今日，真死有余恨 ”！

尽管明王朝已经油尽灯枯、大厦将倾，但仍然有一批文臣武将甘愿为其殉葬。

十一月底，李自成派麾下 头号猛将、权将军刘宗敏统五万大军围攻庆阳，守军浴血苦战，经四昼夜激战，闯军破城而入。经一番血战，守军被团灭，兵备副使段复兴、知州董琬皆死于乱军中，明宗室韩王被生擒。

李过攻取榆林后，立刻马不停蹄向宁夏方向冲去。宁夏总兵抚民见闯军势大，料不能敌，遂举城（银州）投降，李过兵不血刃而得城。

李自成还派大将贺锦等率军围攻兰州。巡抚林日瑞令副将郭天吉率四千骑兵扼守峡口，但被贺锦大军很快击溃。贺锦迅速进至兰州城下，趁天降大雪，夜色昏暗之机督军攀上城墙。混战中，巡抚林日瑞和总兵马爌皆力战而死，闯军因伤亡惨重而屠城，有数万兰州军民被杀害。

兰州被攻破后，其他州县纷纷闻风而降。随后，党守素奉命留镇兰州，贺锦、辛思忠等率军前去攻打西宁。在围攻西宁的过程中，贺锦被明军伏击击毙，辛思忠督军苦战月余，终于还是将西宁攻克，然后受命镇守西宁。

经过一番东征西讨，浴血征战，李自成已经控制了差不多整个西北地区，从而建立了一个较为稳定的大后方。下一步就是以西北为根据地向中原以及帝都北京进击。

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