建文帝派到平安手下充当主力。火耳灰识得燕王面目，手执长槊就奔朱棣奔来。朱棣手下燕将童信一箭射中火耳灰的坐骑，燕兵生擒火耳灰。火耳灰的部曲哈三贴木耳也很勇猛，见主将被擒，也策马杀到，又被燕军射落马下生俘。明军见状惊恐，大败而去。
当晚，朱棣释放火耳灰等人，并以这些憨厚忠勇的蒙古人为贴身侍卫，诸将劝他小心，朱棣不听。北人质鲁朴实，朱棣看准了这点，故而用人不疑。
朱棣挥师临淮，大破明军后勤部队。明兵部尚书铁铉率部来迎，燕军交战失利，危急之间，朱棣幸得火耳灰等蒙古侍卫翼护，有惊无险。（火耳灰报恩也真快）
1402年5月，明将平安在小河南岸扎营，燕军于河北岸驻营。各自准备后，双方于清早交战。混战之间，平安左刺右杀，在北坂和燕王朱棣马头相对，此时，平安也顾不得“莫伤朕叔父”的诏令，举槊急击，数次差点刺中朱棣。遇见对方动真格的，朱棣身手再好，心中也十分着慌。幸亏燕军蕃骑指挥王骐赶到，跃马直冲平安，平安坐骑又蹶了一下，朱棣才逃得一命。
双方大战一整天，各有死伤。“于是南军（明）驻桥南，北军（燕）驻桥北，相持者数日。”不久，明军粮尽，燕兵乘间袭击。恰适明将徐辉祖军至，双方又大战于齐眉山，“自午至酉，胜负相当”。乱战之中，燕将王真、陈文、李斌等人都临阵被杀，诸将心生恐惧，纷纷劝朱棣：“我军深入日久，暑雨连绵，淮土蒸湿，疾疫多发，不如回军至小河之东，休息士马，再作打算。”
朱棣坚持前进，他说：“兵事有进无退！现在我军胜势已见，如果反而掉头北返，军心马上解体！”众人之中，只有燕将朱能坚决站在燕王一边，苦劝诸将再做坚持，莫生退心。
建文朝臣也探知消息，知道燕军正在苦撑，败象已露，就劝建文帝说：“燕军很快就要败北，京师不可无良将。”建文帝不知兵，马上下诏召回徐辉祖军入卫京师，小河战场只剩下何福所率一支孤军与燕军相持。
双方对垒期间，燕王朱棣令军士进行休整，又广赐财物，收买军心。明军由于畏战，往往掘堑作垒为营，军士白日黑夜都不得喘息，虚疲人力，往往真到做战时全无体力。
由于日久乏粮，明将何福下令移营至灵壁就粮。当时，明将平安师骑兵六万人，护送大量运粮兵车前往何福营中。朱棣侦知消息后，派精兵万余人阻挡平安援兵，并派朱高煦伏兵林间，等候双方混战后明军疲惫时忽然杀出助战。
燕王朱棣安排停当后，率师逆战，两翼骑兵扇形排开，直杀明运粮援兵。平安引军突至，截杀燕兵一千多人。朱棣见状，忙命步军纵击，横贯明军大阵，截断其军。明将何福见仗已开打，就也率军出壁而战，与平安合击燕军，又杀燕兵千余，燕军小却。
朱高煦见双方打得火候差不多，趁明军喘息之际，忽然率生力燕军加入战斗，朱棣又率后退的燕兵急转身，一齐掩杀明军。“（何）福等大败，杀伤万余人，丧马三千余匹，燕师尽获其粮饷。”
何福所率的明军逃入营垒后，饿得双眼发蓝。众将集合议事，决定转天突围，闻炮声即开门冲出。没等天亮，朱棣已指挥大军进攻明营，诸将先登，兵士蚁附。燕军发三震炮，何福部下明军误认为是自己军营突围的炮号，争相推营门冲去，“门塞不得出，营中纷扰，人马坠壕堑皆满”，燕兵乘势大击，明军一败涂地。除何福一人侥幸逃脱外，由于营中驰马不便，大将平安、陈晖都多名明将皆被燕军生擒。至此，明军主力几乎丧失大半。
看见被捆缚押入大帐的平安，燕王朱棣笑问道：“淝河之战，公马不踬，何以遇我？”
平安朗声大言：“刺殿下如拉朽耳！”
面对如此忠贞不屈之士，朱棣本人也不得不心生赞叹：“高皇帝（朱元璋）好养壮士！”命人送平安于北平关押，未加杀害。（平安，安徽滁州人，小字保儿。其父平定从太祖朱元璋起兵，与大将常遇春进攻元大都时战死。平安当初还做过朱元璋养子，骁勇善战，力大无比。他以列将征燕，多次击败燕军。燕军有一勇将王真，朱棣常夸示人说：“诸将奋勇如王真，何事不成！”淝河之战，平安单骑挑王真于马上，勇冠诸军。因此，燕军见平安被擒，军中欢呼动地，纷纷大叫：“吾辈自此就安全了！”朱棣为收买人心，当时把平安械送北平。称帝之后，还以平安为北平都指挥使，不久就改授后府都督佥事（人武部长）的虚职。永乐七年，朱棣巡视北京，快入城时，见章奏中还有平安的名字，使对左右说：“平保儿尚在耶？”平安闻讯，知道朱棣仍怀嫌猜，马上自杀身亡。朱棣外宽内忌，由此也可见一斑）
从此，明兵情势急转直下。本来十万明兵从辽东赶往济南想与铁铉合军，走到直沽就被燕军截杀，主师杨文被擒，没有一个人能到济南（辽东明军之所以迟迟赶到，主要是朱棣约好鞑靼兵不断骚扰边境，牵制了辽东的明军，可见朱棣还是个有“卖国”嫌疑的反贼）。1402年6月，燕兵至泗州，守军不战而降。
朱棣列大兵于淮河北岸，明将盛庸拥数万兵于南岸。未几，燕兵又施奇袭计，这群惯于骑马的北方兵竟能先派数百人乘小舟先入南军舰队中放炮，屡战屡败的南军惊骇至极，弃舰而逃。燕军乘胜，当天就攻克盱眙，直趋扬州。
扬州守将王礼等人暗中通款燕王，把主管江淮的监察御史王彬捆住，大开城门投降。接着，燕兵又降高邮、克仪真。此时，长江之上，遍插燕王大旗的巨舟往来穿梭，旗鼓蔽天。
金陵城内，大臣们见势头已变，各自心怀鬼胎，都以守城为名求出，致使都城更加空虚。
情急之下，建文帝派燕王堂姐庆城郡主入燕营请和，答应割地，与燕王中分南北，划江而治。事已至此，朱棣当然不干，婉言拒绝。建文帝惶急，忙问方孝孺：“今奈何？”孝孺书生，只能回言：“长江可当百万兵，江北船已遣人烧尽，北师岂能飞渡？”
7月，燕军大集合，于浦子口向明军发起攻击。明将盛庸与诸将逆战，竟也击退燕军，又赢得一次暂时的胜利。
“燕王欲且议和北还”。估计天气溽热，朱棣自己也有些顶不住，毕竟已得到一半国家，想先回北平休整一下再图后举。假如此次朱棣回北平，后来的事情还真难以预料。大胜大败，谁也说不清楚，况且建文嫡孙嗣位，正朔所宗，军心民心，道德的力量无比巨大，会在一夜之间可能突然令燕军兵败如山倒。
节骨眼上，朱棣能战惯战的儿子朱高煦“引北骑至”，生力军又来，不由不使朱棣大喜过望，他一跃而起，全身贯甲，抚着朱高煦后背说：“勉之！世子多疾。”言外之意上要把继承权传给朱高煦。有这一句话，朱高煦活人被打强心针一样，铁了心死战。
建文帝本来派都督佥事陈喧率军增援盛庸，不料陈喧径直坐船过江投降了朱棣。
于是，“燕王乃祭大江之神，誓师渡江，舳舻相衔，旌旗蔽空，金鼓大震。”加上当日天气万里无云，水平如镜，虽然盛庸水军沿江列舰二百余里，但看见燕军如此盛势，“皆大惊愕”。仗未开打，心理上已经输掉。
燕军乘船迫岸，首先直冲盛庸主营。“（盛）庸师溃，追奔数十里。（盛）庸单骑遁，余将士皆解甲降。”明军舟师如此之众，竟不战而降，至此可见燕军的兵威已经非同一般。（盛庸逃跑后，朱棣不久即攻下金陵称帝。盛庸以余众降，守命驻守淮安。不久，建文帝的兵部尚书铁铉被擒获，朱棣马上命盛庸退休。很快，朱棣就派人诬告盛庸“怨望有异图”，盛庸自杀。朱棣起兵后屡战屡捷，但多次败在盛庸和平安两将之手，因此一直记恨在心。）
抢渡长江后，燕军又攻下镇江咽喉要地，直奔金陵杀来。
当时，本来凤阳还有留守军队数万，但守将认为中都不能轻弃，死心眼固守中都。驸马梅殷在淮安也有数万兵，也因消息隔绝，不知所为。
建文帝“甚忧郁，徘徊殿庭间，召方孝孺问计。”
方孝孺只是一大儒，兵事根本非其所长。他只能在朝班上抓住李景隆，说：“坏陛下事者，此贼也。”请建文帝下令杀掉他。群臣班中共冲出十八人，也都咬牙切齿，愤怒之下，争相上去拳打脚踢，差点把李景隆当众打死。
把李景隆暴打一顿，火气稍消，方孝孺出主意说：“城中尚有劲兵二十万，城高池深，粮食充足。应把城外居民尽驱入城，并把城外木材全部抢运入城，使得燕兵无攻城之具，日久就会自行撤离。”
“帝从之”。这一来，盛暑季节，老百姓毒日头下搬运巨木，饥渴劳苦，死者无数。大家为躲避拆毁自家房屋后运送房梁入城的苦差，许多人自己纵火烧屋，大火连日不息。
“屋漏偏遭连夜雨，船漏又遭顶头风。”好好的金陵城，东北角和西南角又无故崩塌，朝廷下忙派兵民抢修，怨天愁地，上下官民都昼夜不得休息。
惶急无计之下，建文帝一拨又一拨地派李景隆和诸位王爷出城，乞求燕王朱棣退兵，答应割地中分天下。朱棣咬定只要“得奸臣”，诸王也个个碰了软钉子而回。
“帝会群臣恸哭”。有人劝建文帝逃往蜀地，有人劝逃往浙江，有人劝逃往湖湘，意见纷纷，莫知所之。最早立议削藩的齐秦、黄子澄都早先出外“募兵”，建文帝一筹莫展，天天长吁短叹，恨恨道：“事出汝辈，而今皆弃我去乎！”
燕王朱棣害怕四方勤王兵至，便派军队诸将日夜研究攻城计略，想尽快结束战斗。哨探侦知金川门是李景隆把守，朱棣便率先派军攻打。燕军一到，李景隆与谷王朱（左木右惠）马上大开城门投降。以兵部尚书茹瑺为首的数十个望风使舵的建文帝臣子也都纷纷投奔，叩请朱棣称帝。（李景隆是朱元璋重臣李文忠之子。李文忠是朱元璋亲外甥，连李景隆的名字都是朱元璋所起。此人相貌堂堂，“眉目疏秀，顾盼伟然”，其实是个绣花枕头美男子。他先前丢盔卸甲亡掉八十万军队，建文帝对其也没有加以诛杀。危难关头，他不仅不以死报，反而首先开城门投降朱棣，此人品性也真是至差至衰。朱棣即位后，李景隆得授“奉天辅运推诚宣力武臣”，增岁禄千石。朝廷每有大事，他还站在班首主持政议。“诸功臣皆不平。”永乐二年，朱棣的兄弟周王告发李景隆在建文朝时强向自己索贿一事，不久，又有人告发他“蓄养亡命，谋为不轨”。毕竟姑表亲，朱棣不忍加罪，只是削夺他的勋号，以公爵身份归家停职。又过些时日，有大臣弹劾“李景隆在家坐受阁人伏谒如君臣礼，大不道；（李）增枝（景隆子）多立庄田，蓄童仆成千，意叵测。”朱棣这才下旨把李景隆父子连同家眷全部软禁，没收全部家财。老哥们耍赖皮闹绝食，十几天不死，也就又继续苟延残喘下去。寂寞荒凉之下，直到永乐末年才病死。）
建文帝惶急，“逊国而去。”（建文帝逊国是中国历史一大谜团。官方所修正史也讲“宫中火起，帝不知所终。”但朱棣“遣中使出帝后尸于火中，越八日葬之”，自己单方面宣布建文帝已被烧死。但他称帝后，仍然不放心建文帝，怕这位侄子日后东山再起，派人四处寻找。大太监郑和自永乐三年起（公元1405年）数次下西洋，表面上是宣示大明国威，一路挥霍金银无数，实际上最重要的目的只有一个，就是为了探访建文帝下落。当然，七下西洋，诚为我中华征服海洋的壮举，据说美洲也是三宝太监首先发现，比哥伦布还要早。2005年是郑和下西洋600周年，估计朱棣和臣下谁也没想到为了寻访一个小皇帝下落的“壮举”会带出日后那么多大动静来）。
建文帝嫡孙袭统，居正朔之位，竟败于起兵反叛的藩王之手，实是中国历史上一个非常出人意料的结局。总结起来，建文帝失败原因不外如下：
第一，建文柔仁。燕兵将皆勇战骁勇之辈，建文帝竟于大战前下明诏“莫伤害朕之叔父”，不明之至，致使朱棣多次绝处逢生，假使明军在战场上能“擒贼先杀王”，燕军早就冰销败亡。
第二，黄子澄、齐泰、方孝孺皆书生，苍猝行削藩之计，不知兵事，没有什么大的战略眼光，以致于误已误国，最后招致灭族惨祸。
第三，单用一将统师军队。耿炳文一人统三十万军；李景隆两次败北，一战统五十万，一战统三十万；盛庸一人统二十万。明军“合天下之兵，握一人之手”，而反观朱棣，单旅孤城，利于战不利于守，利于合不利于分。如果当初下令山东、河北诸将各拥众数万，凭城坚守，年深日久，以叛臣贼子起兵的朱棣胜一仗败两仗，又一直逡巡在河北、山西狭窄地带，熬过一阵熬不过两阵