第二日，两军再战于西罗城，大顺军见吴军腰缠白布，以为吴军为崇祯带孝，取哀兵必胜之意，并不以为意。
多尔衮探知大顺军与关宁军在山海关外大战，去了联军诱杀清军的疑心，乃放心排兵布阵。
清军前锋军到山海关东罗城外，驱赶唐通白广恩，李自成军令如山，唐通白广恩不敢退却，血战一场，死伤惨重，唐通白广恩见势不妙，明知不敌，且战且退，退到九门口一片石，清军另一队早已赶到断唐通后路，逼迫唐通投降，此地战场宽阔，唐通与清军血战，两万军马死伤过半。唐通率残军突围，占据九门口固守待援。
唐通派人赶回大顺军，面见大顺王，告知清军已到，攻占东罗城已难。
大顺王知事态严重，又不见清军从东面攻击，便推测关宁军可能要与清军合兵。然而与关宁军战事胶着，不容分兵增援九门口，唯有拼死一战抢关。
东罗城之围自解，满清中军及后军入山海关南水关北水关驻军歇马。
关宁军后勤营送水送粮送马草，供清军人马食用。
清军人马饱食，原地歇息，静候军令。
吴三桂带姜致远城头观察战局，见大顺军仍有后军并未加入战局，乃下令，除守关城人马外全军出关决战，要引大顺军后军向前。
令旗挥动，关宁军及民兵从各处关口城门出关。
大顺军果然中计。
大顺王考虑，既然关宁军倾巢而出，势必防守薄弱，大顺军大半人与他决战，小半人趁机攻城，必克山海关。
大顺军与吴军大战，李自成令旗挥动，从北端的角山到南端的宁海城，大顺军展开全面进攻。
吴军人少，又有意后撤，渐渐被压缩至西罗城城墙及长城一线，以长城为依托拼命防守，呈被包围势态。
战场犬牙交错，混战不休，大顺军隔开关宁军，护卫勇士们以长木并列为筏，数筏并列覆盖护城河，越过护城河在城关前竖起长梯，大顺军顶着箭矢滚木大石火油攻打关墙，大顺军攻上城墙，吴军则组织军士拼死驱赶。
攻防惨烈，关城上下都死伤多人，尸体堆积在地，无暇移走。
两军兵士都已轮转一遍，皆显疲态。
西罗城在山海关正前，此处攻防尤为惨烈，大顺军布置重兵拼死攻关，数道长梯架在关墙，死伤无数人后终于攻上了城墙，战退吴军。
大顺军欢呼震天，后续军兵如潮水般涌来，意图以此地为突破口，大举攻占山海关。
然而，世间最令人扼腕叹息者便是功败垂成。
突然，号炮连响，鼓声震天，南水关、北水关、南翼城、北翼城、西罗城各关门大开，清军分多路出关作战，多铎率大队清军骑兵出南翼城关自吴军左翼杀出，阿济格率清军从北翼城关杀出。
清军鞭马疾冲，正面冲破大顺军军阵，其中有许多使用弯刀的蒙古骑兵，清军马疾刀快，势如破竹，满族和蒙古族骑兵使用的是外族语言，满族骑兵大喊呜呜、阿啦（杀）呜呜，蒙古骑兵大喊浩瑞（万岁）、代勒（冲啊），呼喝之声犹如兽语，魔音入脑，扰乱心神。
有原明军新降大顺者素知满清军厉害，战场返身溃逃，冲乱自家阵营，督战队连砍数人，方才阻止。
清军冲出关口，数千火铳兵下马列阵，数千骑兵两翼护卫，清军盔明甲亮，甲上铜钉在阳光下耀人眼目。
火铳兵统一着甲，大顺军射箭过去，箭失碰到军甲纷纷落地，不能造成杀伤，清军火铳兵开火，大顺军中者立马或死或伤，火铳兵开火后，立即挪开下蹲装药，后一排稳步上前，继续开火，如此循环往复，当者披靡。
大顺军以火铳兵对战，可惜人少又欠缺配合，火铳兵败。
以骑兵冒死攻击对敌，清军骑兵两侧掩杀而来，各有死伤，清军马快甲厚，占了上风。
关宁军见援军出关，精神大振，拼杀更猛。
大顺军也曾见识过火器作战，然而却未曾经历如大而此密集的火器军阵，造成惊人的死伤。
冲的越狠，死伤越惨重，简直就是白白送死却不能杀伤敌军。
形势险恶，大顺军以炮阻敌，轰炸清军，杀伤多人，火炮炮筒清理耗费时间，清军不顾死伤，直面炮火冲锋，破了大顺军的火炮。
大顺军毙敌将官镶红旗副都统萨苏喀、满洲镶红旗马纳海、满洲镶黄旗拖纽、满洲正红旗鄂哈、满洲镶蓝旗莽郭、蒙古镶黄旗扎叟儿额布亨、蒙古正红旗恩克伊、蒙古正蓝旗圗萨数人。
多铎率清军奔石河下游处，疾冲大顺军阵尾，并不专为杀伤，意图面对大海包围大顺军。
大顺军急忙组织长刀队长枪队砍马腿，然而清军先是火铳射来，然后箭出如雨，大顺军仓促间没有盾兵挡箭和火铳，长刀队长枪队死伤惨重。
多尔衮挥动令旗派出清军重骑兵，重骑兵人马皆甲不惧刀箭，冲阵甚猛，战场形势顷刻逆转，攻守之势顿时大变。
大顺军被围。
三军血战，各有死伤，清军人马饱食且歇息充分战力十足，而大顺军战斗大半日已人疲马乏，战争天平逐渐倾斜。
大顺军人马死伤过半，渐渐不支，李自成于高处见形势不利，急忙转攻为守，鸣金收兵下令全军前营变后营，后营变前营后撤突围。
听到撤军号令，大顺军纷纷后撤，骑兵步兵混杂，各自为战，步兵疲倦，伤亡惨重，骑兵混于步兵，不能疾行。
部分军兵受驱赶逃往海边，不愿束手就擒，纷纷跳海，大都淹死海中。
前营将领果毅将军谷英受军令率军断后，
大喊“随我挡住敌军，掩护大军撤退”
大顺军后军不顾死伤，掩护大军撤走，谷英战死，军兵战至最后一人。
果毅将军罗虎，冲锋时勇敢前进，撤退时部下死伤惨重，罗虎不愿撤兵，说“我与兄弟们情同手足，只愿共死，去了地下也有个伴”与部下列阵阻敌，壮烈牺牲。
清吴联军以轻骑兵衔尾追击二十里，大破大顺军。
战后方圆数十里的战场上，旗帜横地，战马倒毙，两军将士死尸相枕，有无主的战马萧萧哀鸣，寻找主人。
尸横遍野，血流成河，石河水浅，其色殷红，显示战事之惨烈。
此战，大顺军步兵损失殆尽，骑兵也多有损伤，逃出战场者十不足三，粮草辎重尽归敌军。
