八月十五日夜，攻破雄縣，楊鬆全軍覆沒。繼而伏擊潘忠援軍，大敗其眾。
二十五日，燕軍直搗真定，敗耿炳文軍於滹沱河，斬首3萬餘級。耿炳文餘眾入城堅守。
八月底，朱允炆聽從黃子澄的建議以曹國公李景隆代耿炳文為大將軍，率軍50萬人進駐河間，再圖北伐。並令江陰侯吳高等圍攻水平(今河北盧龍)。
九月初五日，朱棣為誘使李景隆深入並解水平之圍，留少數兵力防守北平，自率主力往援水平。吳高不戰而走，燕師連下水平、山海關，進取大寧(今內蒙古寧城)，收並寧王所部及朵顏三衛之軍。
李景隆獲悉朱棣北攻大寧，遂率師圍攻北平，不料遭到守城燕師的頑強抵抗。
十一月初四日，朱棣回師北平，與留守部隊配合作戰，內外夾擊，大敗李景隆軍於鄭村壩(今北京東20裡)，斃傷10餘萬人。李景隆退還德州，整傷兵備，準備明春大舉進攻。
建文二年四月初一日，李景隆率軍60萬人自德州分兵兩路，大舉北伐。
朱棣率軍10萬人迎戰。兩軍會戰於白溝河(今河北雄縣境內)。經過數日激戰，燕師大敗李軍，斃傷10餘萬人，乘勝攻克德州。
李景隆擁眾10餘萬人退守濟南。燕師跟蹤追擊，進圍濟南，遭到山東參政鐵鉉與都督盛庸的頑強抵禦，圍城3月而不下，且後方受到北伐軍的威脅，遂撤圍還師北平。
九月，朱允炆以盛庸代李景隆為大將軍，都督平安、吳傑為左右副將軍，再舉北伐。
十月，朱棣獲悉盛軍北進，遂佯稱攻遼東，至通州，突然轉師南攻滄州，生擒徐凱，殲萬餘人。燕師進逼德州，誘敗盛軍於城外。其後沿運河而南，連克臨清、館陶、大名、濟寧等地。盛庸、鐵鉉率軍營於東昌(今山東聊城)以扼燕師歸路。
十二月二十五日，燕師歸至東昌，遭盛軍截擊，死傷數萬人，主將張玉戰死，被迫還師北平。
建文三年春，盛庸率軍20萬人駐德州，吳傑、平安駐真定，互為犄角，伺機出擊。三月，朱棣再次率師南下，大敗盛軍於夾河(今河北武邑境)，斬首10餘萬人。
閏三月初十日，又誘敗吳傑、平安軍於滹沱河，斬首6萬餘人。乘勝連克真定、順德(今河北邢台)、廣平(今河北永年)、大名等地。
朱允炆為緩兵之計，下詔赦燕王罪，企圖使其懈怠;同時發兵斷其糧道，以迫其北歸，伺機殲滅。朱棣識破此計，於六月中旬，遣都指揮使李遠率輕騎6000人南下，連克濟寧、沛縣等地，焚盛軍糧船數百艘、糧數百萬石，京師(今南京)大震。
七月，盛庸乘燕師南下，令平安率萬騎攻北平;大同守將房昭回攻保定。朱棣聞訊，率軍回援，大敗其軍，還師北平。
四年正月，朱棣督軍南下，繞過濟南，連下東阿、東平、汶上、兗州、鄒縣、沛縣、宿州，直抵蒙城、渦河(今安徽境內)。
三月初九日，於淝河設伏，擊敗尾隨而來的盛軍4萬餘人。
四月，燕師屯小河(即今安徽境內之濉河)。南將都督何福率軍北援，與平安會合，軍勢甚盛，兩軍戰於齊眉山(今安徽靈璧境內)，燕師損失慘重，軍心動搖。
朱允炆在此關鍵時刻，召徐輝祖所部還京，前線力量銳減，何福被迫退守靈璧。燕師迅速切斷其糧道，乘機進擊，大敗何福、平安所部，俘其10萬人，攻克靈璧。
至此，朱允炆在淮河以北的主力已基本喪失。
五月初，燕師乘勝南進，一舉突破盛庸淮河防線，連克盱眙、揚州、高郵、泰州、儀真(今江蘇儀征)等地。
六月初三日，燕師自瓜洲再破盛庸、徐輝祖長江防線，連克鎮江、龍潭。
朱允炆聞訊，急忙許以割地求和。朱棣不允。十三日，燕師進抵南京金川門，守將李景隆和穀王朱穗開門迎降，朱允炆於宮中自焚死，一說出走為僧，朱棣即皇帝位，改元“永樂“。”
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