吴三桂低估了李自成的决心，也低估了横扫中原千里转进攻陷北京的顺军的意志。原本预计通过谈判斡旋争取近一个月缓冲时间的他大大失算了。
反过来，李自成也没料到吴三桂的态度会如此坚决。即便后来得知吴三桂决心死战的李自成又派出在北直隶投降的原明朝密云巡抚王则尧顶着顺朝兵部尚书的头衔到山海关与吴三桂见面力劝三思，并答应再给吴三桂些时间考虑，态度缓和不少以示怀柔，但吴三桂战意已决，口头上敷衍，私下却紧锣密鼓地开始备战。
李自成率主力在途中缓了三日，希望吴三桂回心转意，却迟迟没能等来想要的结果，于是继续进军。四月二十日，顺军前锋李过率后营两万兵马势如迅雷抵达关城西边。其时吴三桂正安顿急急退归的高第军，防线多有纰漏，李过瞧出破绽，马不停蹄冲过尚未修筑完毕的西罗城，突出关外绕到了山海关防线的背面。如此一来，加上北面一片石关的唐通军与即将到来的顺军主力，将对关辽军形成东、北、西三个方向的夹击之势。
固守山海关几处重要据点的关辽军满打满算五万人，另有三万临时招募的民夫协助搬运土石器械可以，作战不顶用。顺军前锋李过后营就有两万人，后续李自成亲率的顺军主力则不下八万，合计十万出头。在被合围的险恶情况下面对两倍于己的百战老兵，吴三桂心里实在没底。可是出发寻求清军支援的郭云龙与杨珅等人此时应该连沈阳的影子都还没瞅着，以此推知，先不论清军是否愿意出兵相助，就算清军立刻出兵，等他们赶来山海关，恐怕也为时已晚。
形势比人强，吴三桂只能暗自咬牙，做好以寡击众不成功便成仁的心理准备。
“陈公，敌众我寡，战事若不利，你可走南翼城后门，出关城以东，再折走关城南侧的老龙头。这条路寻常人不知道，闯贼一时定也觉察不了，可保无虞。”二十日晚间，斥候回报李自成的辇帐已到关城西面十里，预感到战事将起的吴三桂特意找到陈洪范，对他这么说。
“那吴爷呢？”陈洪范眉头紧锁。
吴三桂慨然道：“宁为玉碎、不为瓦全！我吴三桂与数万关辽将士的性命与这山海关连为一体，唯有血战到底而已！”又道，“若届时结局不幸，还望陈公转告朝廷，就说我吴三桂至死也是大明的忠臣烈士！”
陈洪范叹道：“吴爷真伟丈夫也！”
旁听的赵元亨道：“鞑子来了吗？”
吴三桂面色凄清，摇头道：“来了想也赶不上趟儿。”