同時，經過幾天的戰事，農民軍已明白洛陽城地形和守城情況。
洛陽為千年古都，曆經無數次的戰火洗禮，所以洛陽城有完備的守城係統。
洛陽城東有天然的瀍河和護城河做屏障，不利於大部隊進攻。
而城西的護城河也是又深、又寬不利架橋。
城南的城牆高，護城河也寬，進攻困難。
而北城雖然也有城牆和護城河，但是比其餘的幾麵還是好了許多。
就這樣，經過綜合比較一番之後，農民軍還是覺得北城稍微好攻擊一點。
正月二十日上午，農民軍改變策略，全力進攻北城，集中所有炮火猛轟城北城牆，並強行在北護城河上架設幾十座木橋，無數義軍抬著雲梯拚命往上衝。
中午北門告急，總兵王紹禹急調東門、西門、南門民團、練勇支援北門。
當晚，投降李自成的副將劉見義，在城外向城內進行喊話勸降。
北門的守軍中裡，有數百名士兵他們原來是劉的部下。
因為大家都知道，劉見義與羅泰是為了救援被圍困在七裡河兵營的守軍，才違抗總兵王紹禹的命令，私自出城，被農民軍圍困。
王紹禹為了怕引起軍心動蕩，並沒有對底層的士兵告知劉見義與羅泰已經投降的事實。
此時，劉見義與羅泰的老部下，聽到二人的喊話，當即打開了北城大門和月城大門，開城投降。
劉見義隨即帶領農民軍進入城內。
沒了城牆的防守，農民軍入城之後，憑借著絕對的人數優勢，很快就占領了全城。
河南知府亢孟檜在玉虛觀老君洞中被抓獲，而大胖子福王朱常洵，也在迎恩寺密室中被抓出。
但是，也不知道是幸運還是不幸，福王朱常洵的兒子朱友鬆，因為腳步敏捷，並沒有與福王一起被抓，而是逃出城外。
後來，在滿清入關，崇禎帝上吊之後，按宗法，朱友鬆是血脈上最有資格繼承皇位的人，因此他受到大部分南明官員的認同，在南京建立了南明“弘光政權”。
崇禎十四年（1641）正月二十二日上午，李自成帶領農民軍在洛陽的周公廟前，召開了熱烈的慶祝攻克洛陽大會。
李自成將福王朱常洵、前明兵部尚書呂維祺、河南知府亢孟檜、參政王胤昌及孟津的孫挺生、新安的王朝山、嵩縣的王翼明等人罪行，當著眾人公布。
福王朱常洵，是明神宗（萬曆帝）的第三子，為他的寵妃鄭貴妃所生。
他差點就奪走了當時明光宗（泰昌帝）的太子之位。
明末的“三大案”（廷擊案、紅丸案、移宮案），追根溯源，都與福王朱常洵以及他的母親鄭貴妃有著密切的關係。
萬曆帝對福王十分的寵愛，雖然沒能鬥贏文官集團，立他為太子，但是萬曆帝在物資上極大的補償了福王。
例如，福王婚禮費用高達三十萬金，花費遠超太子。
萬曆帝還在洛陽為福王建造了一座宏偉的宮殿，福王府的造價比正常皇家宮殿的造價還要高。