在李自成的計劃先避免直接面對毛鈺，而是揮師北直搗黃龍，將京城拿下。到時候是與毛鈺以長江為界還是徐徐圖之那是後話，現在他需要盡快控制西北幾省然後再取京城，等到收降一些大明官兵，自己的可戰精銳才會隨之增長。只要自己的精銳超過毛鈺，加上控制北方戰馬來源比毛鈺廣機動能力就會超過毛鈺。
說干就干，李自成迅速從襄陽出兵席卷南陽等地，得知李自成等人死灰復燃的大明朝廷自然驚慌不已，連連下令孫傳庭帶兵南下剿賊！同時宣府的王樸、前農民軍將領白廣恩等隨同孫傳庭南下。盡管孫傳庭能力不錯，帶出的兵馬也算得上大明精銳，但總兵力上差距實在太大，加上京城距離襄陽實在太遠，而河南基本上是赤地千里，沒有地方補充糧草，這對孫傳庭是一個
孫傳庭在力不如人的時候，以智取勝，官軍首先在開封以逸待勞取得了久違有勝利，然而由于此時天降大雨，官軍又餓又冷，沒能繼續擴大戰果。
李自成的農民軍雖初戰失利，但畢竟人多勢眾，後退到洛陽準備與孫傳庭決戰，孫傳庭在開封稍作休整頂不住朝廷的一再催促，冒著寒冷朝著洛陽進軍。在開封吃了大虧的李自成也學聰明了，在洛陽城外做了一個局，顯然讓那些新附的農民軍在前線抵擋孫傳庭，自然就是大白特輸。在官軍打掃戰利品之際，農民軍主力殺了個回馬槍，官軍抵擋不住，兵敗如山倒，王跑跑等人第一個從戰場潰逃，企圖回到開封城里，不料李自成早有埋伏，切斷了官兵的歸途直接將王樸所部打殘，王更是直接被俘虜。孫傳庭不得已率殘兵敗將狂奔回陝西。官軍此戰原為長途奔襲，試圖以戰養戰，糧草供應不上，將士們不可避免地問當地百姓搶糧食，這樣就導致了更多的百姓成為災民甚至干脆直接加入了李自成的隊伍！
孫傳庭自敗歸陝西後，到處招兵買馬、發展生產、置辦武器，經過大半年的努力，陝西官軍實力有顯著增長。孫傳庭還發明了一種戰車，上面裝載火炮，車廂里存放士兵的衣服和糧食，名叫火車。這種火車共打造了二萬輛，組成一個火車營，由總兵白廣恩統領。崇禎命孫傳庭兼督河南、四川軍務，不久又封他為兵部尚書，改稱督師，加督山西、湖廣、貴州及江南、北軍務，並賜予尚方寶劍。八月，在崇禎的一再催促下，孫傳庭在西安關帝廟誓師，統率總兵白廣恩、高杰、牛成虎等部十萬眾東出潼關，同時檄調各路人馬夾攻李自成。李自成得知陝西官軍出關的消息，親統大軍北上河南迎敵。由于河南境內赤地千里，缺少糧草，李自成采取了誘敵深入的戰略，把主力部隊部署在郟縣以南的地區，把後勤問題留給長途跋涉的官軍。
由于民軍放棄了潼關到郟縣的廣闊地帶，陝西官軍一路上“勢如破竹”，八月上旬佔領洛陽，九月八日攻佔汝州，民軍督尉四天王李養純投降。李養純的投降後向官軍泄露秘密，給民軍帶來很大損失，他報告說︰民軍的老營在唐縣，精銳部隊在襄城，地方上任職的武官員屯聚在寶豐。孫傳庭根據這個情報采取了有針對性的行動，首先攻破寶豐，斬偽州牧陳可新等，然後揮師唐縣，將安置在那里的民軍家屬斬殺殆盡。
九月十四日，官軍和民軍主力在郟縣進行激戰，民軍戰敗逃跑，官軍緊追不舍，果毅將軍謝君友被俘殺，李自成本人也差點被擒。後來民軍逃入襄城，官軍也尾隨而至。面對危局，一些民軍將士產生的投降的念頭。這時大雨整整下了七天，城外露舍的官軍苦不堪言，由于道路泥濘，官軍的糧車難以移動，官軍的後勤出現問題。官軍希望破郟縣獲取給養，但是郟縣早己坐吃山空，破城後只得到一些騾馬，很快就被士兵們分食殆盡。
這時李自成派大將劉宗敏率一萬名騎兵從小路抄到官軍後方，切斷官軍的糧道，為了麻痹官軍，李自成用大牌寫下戰書，約定日期同官軍決戰，以此牽拌官軍。
士兵們有雨淋沒飯吃，情緒開始浮躁起來，孫傳庭無奈之下，只好決定回師迎糧，他命令河南總兵陳永福留守軍營，自己統率嫡系陝西官軍分路回師打通糧道。陳永福部下士兵看到陝西官軍走了，自己卻被留下來忍饑挨餓充當替死鬼，都憤憤不平，也都跟在陝西官軍後面撤退前軍移，後軍亂，陳永福無法控制局面，官軍隊伍大亂，民軍乘機發起進攻，官軍全線崩潰。官軍逃到南陽才緩過神來，調頭迎戰民軍，雙方展開大戰。民軍戰陣共有五重，第一重是饑民，第二重是步兵，第三重是騎兵，第四重是精銳騎兵，第五重是家屬。
官軍攻破了民軍前三重戰陣，與第四重戰陣的精騎相持不下，鏖戰中，白廣恩部火車營招架不住，率先潰敗。火車營的潰敗引發連鎖反應，騎兵也招架不住逃跑，戰場形勢瞬間發生巨變，由雙方互相廝殺變為一方追殺另一方。民軍傾巢而出，窮追不舍，一日一夜追殺四百余里，官軍死亡四萬余人，損失兵器輜重數十萬。此役，大明僅有的“一副家當”損失殆盡，成了待宰的羔羊，民軍的戰略問題也迎刃而解，擴大戰果，乘勢奪取關中。
汝州之戰和松錦大戰一樣，都是決定明朝命運的戰略決戰，在這兩場戰役中，明軍並非沒有機會，但是由于種種原因，最終歸于失敗。
雙方沒有決戰之前，還是有人跟沖很提議農民軍需要徐徐圖之，結崇禎十四五月，兵部侍郎張鳳翔“進言孫傳庭所有皆天下精兵良將，皇上只有此一付家當，不可輕動”。崇禎帝不從。孫傳庭不欲倉促出戰，可是在朝廷的催逼下，傳庭不得已在八月親率白廣恩、高杰等部10萬人出師潼關，同時檄左良玉西上，總兵陳永福、秦翼明分別將河南與四川兵互為犄角。九月，孫傳庭在汝州兵敗，李自成一日內追殺四百里地，直攆孟津，明軍四萬余人戰死，損失大量兵器輜重。
十月初，李自成攻克潼關，總兵白廣恩、陳永福投降李自成。李自成以十萬軍圍攻孫傳庭，孫傳庭向渭南撤退，十月初三，孫傳庭戰死，時年51歲。