李自成取得朱仙镇之战大胜后，各路救援开封的明军基本被摧垮或溃逃，解除了明军援兵对己方侧背构成的威胁后，自成回师继续围攻开封。
崇祯15年7月15日黎明时分，开封守官、河南巡抚高名衡组织了一次较大规模的主动出击，或曰偷袭，他挑选了一万多步卒和五千骑兵，都是勇敢敏捷、技艺精湛的年轻战士，突然开城捣入李自成中军大营，烧杀焚掠，就连周王府的亲军也出城参加战斗。明军突击队与逐渐缓过神来的闯军激战至中午，趁乱抢夺了骡马300余匹（头）和一批粮食军械，在李自成大部队赶到后，才且战且退，缓缓撤回城中。
当年7月，因开封城被“流贼”围困，明廷暂停河南乡试。
彼时正值夏秋之交，中原豪雨不歇，江河暴涨 ，高名衡情急生智，派军士装扮成百姓模样，潜出城后偷偷挖开黄河河堤一缺，意图引河水冲淹围城农民军，不料被农军哨骑发现，迅速堵住缺口，未能成功。
李自成知情后大怒，他如法炮制，也派人在另一处决堤，企图水淹开封，河堤是挖开了，不过当时水位较低，只有一脉涓涓细流沿缺口流出，对高耸坚固的开封城请毫无威胁，反而将即将干涸的护城河沟注满了水，使开封城平添了一道保险。
李自成重兵围城已经长达两月有余，城内已经严重缺粮，饥饿的人们挖草根、剥树皮，就连鼠雀也被吃干净了 ，到8月底，城内军民被饿死的多达7成。城中富户家中存粮吃光后，有用黄金、珍珠换米的，小珠子掉在地上懒得捡，米粒掉在地上就赶快一粒粒捡起来，因为小小米粒能救命。
《豫变纪略》、《汴围湿襟录》等文献记载，李自成围城日久，城中内无粮草，外无救兵，孤立无援，一些惨绝人寰甚至有悖人伦的事也随之发生。城中粮尽后，人吃人的惨剧日有发生，屡见不鲜。据记载，守军宰杀了几匹战马，用马肉掺杂人肉售卖给饥民，每斤索价4两银，瞬间卖光。有人独自走到街巷偏僻处往往被人强行拖走棒杀后割肉而食，以致无人敢单独出行。（铁马作品，严禁剽窃）围城期间，对易子而食、分食死尸、相互杀吃的人间惨剧的记载并不鲜见。
城中不仅没吃的，也没燃料，人们就把城内的树木砍伐殆尽，树砍完了，就拆房区木料，一批历史悠久、美轮美奂的古建筑物，就这样毁于一旦，到后来实在无房可拆了，就拿死人骨头当柴烧。析骨而炊，易子而食，米珠薪桂——这就是李自成第3次围攻开封时惨状。
城外农民军的情况也好不到哪去，数十万人马每日吃喝要消耗多少物资？李自成等头目为此也大伤脑筋。《寇事编年》记载说，罗汝才的部队粮食吃光了，附近村镇早被洗劫一空， 无粮可抢，他准备率部撤围往他处“就食”。李自成军中还有存粮，就接济给他一些，还温言挽留，承诺攻破开封后，将东城分给他，子女玉帛任其掳掠，罗汝才这才勉强留了下来。
高名衡、陈永福等坚守不降，夜间还不时派出些精锐敢死队出城劫营冲杀，但始终不能逼退李自成。有人献计，说开封是千年古都，城池高耸坚固，防御设施齐备，“贼众”急切间很难攻破，而“流贼” 营寨靠近黄河大堤，可效仿关羽“水淹七军”，掘开堤坝冲淹“贼军”，可给予“贼军”致命杀伤，而城墙不会被殃及，至少不会遭严重损毁。因城中粮食已经耗光、走投无路的高名衡等人决定铤而走险，再次挖掘黄河堤坝，引水冲淹围城敌军。
9月15日深夜，因连降大雨，河水暴涨，高名衡派出一小支队伍掘开朱家寨黄河堤坝，汹涌的黄水咆哮着挤出缺口，奔涌而下，势若奔马，声若巨雷，席卷、吞噬一切，洪水愈聚愈多，平地水深达两丈有余。
几乎与此同时，因久攻不克而恼怒的李自成也不约而同地想起了水攻毒计。他也让人掘开了马家口黄河河堤，企图引黄河水冲淹开封城。（铁马作品，严禁剽窃）事先他已令大军主力移营高处，因通知不及，还是有万余人马被突然袭来的洪水吞噬。
两股大水很快汇集，形成一股势不可挡的力量，因水位迅速抬升，巨大的水压冲开城门，又咆哮着冲入开封城内，数十万居民被卷入浊浪中溺死，浑黄的水面上浮尸如麻，惨不忍睹。巍峨的周王府也被泡在黄水中，邸阁大部被淹，仅大殿屋脊露在外面， 周王朱恭枵只得带着姬妾和小王子们爬到屋檐上避水，后转移到地势较高的王府围墙上露宿了7昼夜，才在高名衡等人的掩护下坐船逃走。部分侥幸不死百姓漂浮到坚固些的屋顶上、城墙上，苟延残喘。《汴围湿襟录》说有10几个周王府的宫婢，大水入城后抱着一根巨木随波逐流，水越涨越高，大木头居然从另一座城门口冲出，这些宫女抱着浮木顺水漂流，忍饥挨饿，直到十几天后才被人救起。
史载，明代后期的开封城已有百余万人口，经此浩劫，除之前饿死、战死的军民， 又有数十万人 被洪水吞噬，喂了鱼鳖， 事后统计仅有两万余人得以幸存。随后，决堤河水在淹没了开封城后又顺势东下，竟于当年10月19日又冲进睢州古城，再次造成重大人员、财产损失，滔天巨浪又呼啸而出，由东南冲入安徽亳州， 人为造成了黄河这条水患频发的河流再次改道。
史载，洪水退去后，李自成远远眺望已经泡在污泥浊水中的开封城，直到再进城已毫无意义，遂率军怏怏退去。
曾经繁华富庶、花团锦簇的东京汴梁府，就这样毁灭在人为造成的惊涛骇浪中。数百上千年中，无数能工巧匠用尽心血与智慧建造起来的这座中原大都市，就这样被洪水、淤泥给毁灭了。从此，开封再也没能恢复她往日的辉煌，据说直到今日，开封的城区面积仍未达到明末这次人为大洪水前的规模。
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