海关是万里长城东段的起点，居诸关隘之首的“天下它的关城与长城连接，浑然一体，加之地形险要，构成了一座极其坚固而不可逾越的险关！
山海关的主体建筑关城，呈四方形，周长八里一百三十七步四尺，环以护城河，宽五丈，深二丈五尺。关城东西南北各设一座关门：东门叫“镇东”、西门叫“迎恩”、南门叫“望洋”、北门叫“威远”。
在东西两门外，与关城紧密相连有两座小城，称罗城。它是为加强关门的防御能力而建的。在东门外的，叫东罗城，西门外的，叫西罗城。
东罗城建于万历十二年，其城墙高二丈三尺四寸，周长五百四十二丈四尺，东、南、北三面各设一个门，门外有护城河环绕；再有水门两个、角楼两个、敌楼七个。在与东罗城相交接的城墙上，还有两座楼，用以屯兵设防。西罗城在关城内侧，西门外。迟至崇祯十六年才动工修建，只修了一个西门，明朝就灭亡了，工程随之而停止。
在关城南北两侧两里处，长城的内侧，南水关、北水关附近，各建一座小城，称翼城。南侧的，叫南翼城；北侧的，叫北翼城。城墙高二丈余，周长三百七十七丈四尺九寸。各设南北两个门。南北翼城是驻关的防兵屯驻之处，它从南北两个方向拱卫关城。
山海关城。依山临海，与长城连为一体，于城外设城，门外设门，构思奇妙，防御十分严密。自成一完备体系。只要有足够地军队防守，任何强大的敌人很难破关。
自努尔哈赤开始，特别是到皇太极时期，一直在窥视关门，一心想得到它。可是，他们深惧山海关防御无暇可乘，坚固无比，从不敢履险攻打关城。每次进兵总是绕道内蒙古地区，从长城薄弱的龙井关等处入口。他们望关门而兴叹二十余年。
像清军如此强大善战竟不敢兵临关门之前！李自成亲率大顺军前来攻关，不能不冒几分风险。
在吴三桂探知李自成率军攻关的消息后，一方面派人出关向清朝请兵；一方面又派出高选、李友松、谭邃环、刘泰临、刘台山、董镇庵等六人作为他的代表，前去李自成军营诈降。
他的目地是先稳住李自成，延缓其进军，争取时间，既加强关城防御，又便于清军在大顺军抵关前赶来。
高选等六个人，行至三河与大顺军相遇。见到李自成后，诡称吴三桂愿意投降，希望不要进攻。李自成对此真假难辨，虽不敢全信，仍对吴三桂抱有希望。
不过，他并没有放弃军事进攻。他还是把这六人带在军中，企图亲去招降吴三桂。因为受到这六人的诈降欺骗，李自成没有急于行军，行速缓慢，给吴三桂腾出了请兵与备战的时间。
李自成率大军行军九天，迟至四月二十一日才到达山海关。黄昏时清军才至山海关外十五里的地方。李自成兵临山海关前，迎接他的不是吴三桂或他的代表，却是在石河西已摆开阵势的辽兵！
他当即识破了三桂诈降的诡计。这时，高选等六人企图逃跑。李自成大怒之下，下令逮捕他们处死，其中一人没抓住。身中三箭逃遁。
正像吴三桂给多尔衮地第二封信中所报告，他已遣精锐兵马出关城，在山海关以西，即石河西岸占据战略要地。吴三桂部下一位姓的副将，并由一个姓臧的将官协同，奉命率部列营排阵，自龙王庙至谭家颇罗，又征召当地乡勇三万余人，协助吴军。
吴三桂虑及关城兵少，粮饷不济，就求助当地士绅，组成民间武装，其中有不少士绅、生员参加组织“乡勇”，他们助饷白银近八千余两，战马一百二十余匹，以助吴三桂之关宁军，他们共同督率这支“乡勇”，经过短期训练，投入战场。
李自成到达山海关时，曾派使者最后一次通令吴三桂投降，结果遭到断然拒绝。当发现关宁军已列阵迎战，不再对吴三桂抱有幻想，迅即部署兵力。
其一在石河西，以主力作正面进攻，一派唐通率少部骑兵迅速从九门口出关，绕到关外，至一片石立营，以截住吴三桂东逃之路，与关内一侧大顺军夹击关宁军！
战斗首先在石河西展开。
这是一场拼死的恶战，关宁军与大顺军发挥出最大的战斗力，以战胜对方。吴三桂之前锋，与大顺军死战，连杀数十余阵。大顺军又发动突袭，冲入副将营内。
吴三桂发现后，急率兵解救，将大顺军击退。而其督率的乡勇同关宁军配合作战，向大顺军发起一次次冲锋，生员谭有养、刘以祯等冲入农民军营中被击毙。
战斗从早晨开始，一直激战到中午，关宁军与乡勇有些招架不住，西北防线被突破。有数千名大顺军骑兵飞奔至关城的西罗城北侧，正要登城，守御此处的吴将又以伪降欺骗攻城的农民军将领，暗中传令偏将从北坡鱼贯而下，偷袭敌军，同时，城上守兵轰击，大顺军的攻击接连被打退，遭受到了严重伤亡。
大顺军大战石河西，李自成又以部分兵力攻打北翼城。他集中兵力直取，欲打开一缺口，而占领山海关，因此日夜狠攻。
负责指挥守北翼城地山海关副总兵冷允登拼死防守，屡次击退，又屡次进攻。至次日晨，大顺军蜂拥强攻，竟直扑到城下，有的已登城，情况十分危机，冷允登只得率亲丁拼力堵击。
正在呼吸存亡之间，急请吴三桂拨兵支援。及时赶到，才把已爬上城地大批大顺军击落至城下。当地乡绅马维熙、刘克礼、吕鸣章等十人率乡勇“总理”和“协理”镇城与东、西罗城，奋力搏杀之下，终于保住了东罗城。
关宁军在处于劣势的情况下，承受住了身经百战的大顺军的不间断地重击，与之大战一
力，称得上是一支劲旅。
而这是其他各镇明兵所不能比地，也不是大顺军向北京进军中所遇到的那些一触即溃的明兵。关宁军并不是如李自成等人所想像，以为它不堪一击，大顺军可以轻而易举得到山海关。
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