周遇吉怒斬熊通，將首級送往京城，以顯示自己效忠明朝的決心。

二月七日，太原淪陷，原任山西巡撫蔡懋德自儘身亡。

李自成在太原休整八天之後，又攻取了忻州，進而急攻代州。周遇吉在代州堅守數天之後，糧儘援絕，率軍突圍後退保寧武關。

寧武關位於山西中部寧武是由太原北上大同的交通要道，明朝景泰年間建築關城，與偏關、雁門關一起成為防禦韃靼騎兵的山西三關之一，戰略地位極為重要。

奈何周遇吉兵力太少，以山西孤旅是無法與李自成數十萬大軍相抗衡，代州的失守隻是時間問題。寧武關地勢險要，而流寇又誌在必得，此次戰役進行得相當慘烈。

流寇因為在明軍火炮猛烈的轟擊傷亡較重，曾以“五日不降者屠其城”的宣傳攻勢希望迫使周遇吉投降，明軍火藥即將耗儘的時候，一些將領也曾勸說周遇吉改變策略不要一味硬拚，但被“一軍皆忠義”的周遇吉斷然拒絕。於是在城內設伏，出弱卒誘敵入城，亟下閘殺數千人。

由於周遇吉的頑強抵抗，李自成一度準備放棄攻取寧武關，但他手下的將領們一再堅持，流寇因而再次對寧武關發起了猛攻，在火炮的轟擊之下，關城不斷坍塌，流寇衝鋒的前隊戰死，後隊馬上跟進頂替，終於攻破寧武關。

流寇攻入關城之後，周遇吉繼續指揮巷戰，從戰馬上摔下來後又徒步奮戰不止，在身中數箭被流寇生擒後也仍然破口大罵不願屈服，流寇將周遇吉懸吊於高竿之上亂箭射死，然後又將屍體肢解。周遇吉的夫人劉氏帶領幾十名婦女拒守公廨，登上屋頂向流寇放箭，全部被流寇燒死。

城破之後，農民軍“遂屠寧武，嬰幼不遺”，百姓被殺者甚眾。