朱允炆遂以勋戚李景隆代耿炳文，调兵五十万伐燕，筑垒九门，围攻北平。
十月，朱棣亲自率精骑袭大宁，执宁王朱权及其妃妾世子，得其部朵颜三卫骑兵（相当于雇佣兵，均为蒙古骑兵，战斗力极强），兵力骤增。
李景隆乘虚攻北平，但不能克（朱棣长子朱高炽镇守，用冰冻住城墙，使李景隆无法破城）。
燕王自大宁返回后，于郑灞大破李景隆军，朱允炆被迫罢兵，兵部尚书齐泰、太常寺卿黄子澄职，以缓燕师。建文二年四月，双方又战于白沟河，李景隆再次战败，燕师乘胜围攻济南。
山东参政铁铉固守济南，以逸待劳，燕师久攻不下，败还。九月，朝廷升铉为山东布政使，改命盛庸代李景隆。十二月，盛庸率师与燕军会战于东昌（今山东聊城），燕师大败，主将张玉战死。
建文帝于三年复齐、黄职位。二月，燕师再度南下。三月，败盛庸于滹沱河，再败吴杰等于藁城。朱允炆以放逐齐、黄为名，使其外出募师勤王。
朱棣虽多胜，但损失颇重，而朝廷军源颇广，燕军于河北、山东一带所攻下的城邑，兵回后又为朝廷兵所据。
同年底，有内臣自京师告密，朱棣知南京空虚可图，决计改变战略，于四年正月率师南下。
双方交战与安徽淝河，南军大败；燕军连破何福、平安师，五月克泗州、扬州。
建文帝遣庆成郡主至燕师，乞割地求和，燕王不许。六月，江防都督陈瑄以舟师降燕，燕师渡江，下镇江，直逼南京。
谷王朱橞与李景隆开金川门投降。在叛乱起初，燕王尚不占兵力上的优势。他的军队只有十万人；除了他的封地北平之外他也没有能够控制任何其他领土。
南京的建文朝廷有一支三倍于燕王军队的常备军，拥有全国的经济，并且已经废除了几个藩国。
但燕王的领导能力、高素质的军队却非朝廷军队可比。随着战争时间的延长，朝廷指挥不当、兵力孱弱、内部松懈的缺点严重影响了战局。直至节节败退，许多将领投降了燕王。
朝廷曾从朝鲜输入许多战马，想以此增强它的战斗力，因为朝鲜国王李芳远公开表示支持朱允炆打燕王。但是这些办法最终未能影响一败涂地的战争结局。
燕兵进京，在燕王军队抵达后的一场混战中，南京城内的皇宫大院起了火。
当火势扑灭后在灰烬中发现了几具烧焦了的残骸，已经不能辨认，据太监说它们是皇帝、皇后和他的
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