挺进关中李自成在汝州大获全胜，孙传庭几乎全军覆没，“明事不可复为矣”。此前的老对手如杨文岳、汪乔年、丁启睿之流的督抚人物，李自成对他们基本毫不在乎，甚至有些蔑视，而唯独对孙传庭很有几分畏惧之感。如今将自己最忌惮的孙传庭打得一败涂地，不仅李自成颇感振奋 ，人们也都预感到曾不可一世的明王朝的最终覆亡已指日可待了。
彼时的李自成已经很具新气象了。他对新占领的州县，只要明朝的官员自愿归附，均可留任，仍可继续担任旧职，譬如明汝州知府就投降了顺军，被李自成继续委任汝州知州。这对号召明朝地方官员归顺大顺政权起到了积极作用。
潼关成了孙传庭的葬身之地孙传庭惨败汝州后，和部将高杰带少许残兵败将渡过黄河，经山西绕行至潼关，试图倚潼关天险固守，阻挡李自成进入关中。李自成率大顺军在河南攻城拔寨 ，势如破竹，很快就荡平诸州，接着就向潼关冲杀过来。
对明军来说，督师孙传庭在汝州大败亏输就像一场赌博一样，已经将老本输个精光。这是明廷对付农军的最后一支王牌军（左良玉也算王牌，可军纪太差，又不服调遣 ；吴三桂的关宁军主要对付辽东后金军），这支劲旅的惨败也为明廷敲响了丧钟。****铁马冰河wu作品，严禁剽窃****孙传庭十万大军几乎损失殆尽，其中的精锐已不复存在，他在逃亡途中，不得不强打精神收拢了一些残兵溃卒退守潼关。李自成取得汝州大捷后，趁势在中原冲州撞府，平定州县，随后按照既定策略向潼关进军。
据《明史》记载，官军残部因在河南新败，士气沮丧，毫无斗志。高杰向孙传庭建议放弃潼关，集中兵力固守西安：
“三军父母妻子俱在西安，今战败思归，而强之守关，此危道也。不如弃关专守西安，凭坚城，以人自为战”。
孙传庭听后不仅拒不采纳，还厉声叱骂道：
“若贼已进关，则西安靡费，秦人尚为我用乎”？****铁马冰河wu作品，严禁剽窃****
随后，孙传庭就携白广恩、高杰等部下竭力激励将士，决心死守潼关，决不让“闯贼”破关入陕。
李自成命侄儿、绰号“一只虎”的猛将李过为前锋，率轻骑追击官军，率先逼近潼关，自己则与权将军刘宗敏等率数十万大军尾随而至。同时，李自成还命袁宗第、刘体纯等悍将率十万精兵为偏师，自南阳直趋内乡、淅川，从另一方向攻取陕西商州，然后取路攻入关中腹地。
李过率前锋衔枚疾进，以雷霆之势一举攻克了与潼关近在咫尺的阌乡县城。城内官员听说“流贼”正大举袭来，早就逃散一空，潼关以东的其它州郡情况均差不多，大小官员皆望风而逃，基本都唱起了空城计。这一切正如《豫变纪略》所说：
“是时潼关以东之州县，莫不破碎而莽为盗区”。
因明朝官员无心抵抗，农民军几乎兵不血刃就占领了潼关附近的诸多州县。****铁马冰河wu作品，严禁剽窃****李过遂得以心无旁骛率铁骑马不停蹄追击官军，很快抵近潼关，孙传庭的督师大旗也被李过夺取。
史载，崇祯十六年十月七日，新顺王李自成督军发起攻关之战。农军冒着炮火矢石，前仆后继，奋勇冲击。白广恩部是清一色火器营，先前在汝州之战中虽然损失甚巨，但还是保存有一定实力。农军大举进攻时，白广恩依然率部苦战，高杰因白广恩曾出卖自己，在激战宝丰时拒不出军救援自己，在南阳、汝州之战中还率先溃逃 ，使自己腹背受敌，差点玩完，所以他眼看白广恩力不能支，仍拥兵不去营救，致使白广恩部在潼关前最先溃败，兵卒死伤惨重，火器、辎重尽失。
就在两军激战正酣时 ，李自成亲率一队奇兵攀山从其他险道绕到明军背后，对正埋头苦战的官军来了个前堵后截，官军腹背受敌，力战不支，被迫退回关内。李过带几个身穿明军铠甲的骑士挥舞孙传庭督师大旗欺骗官军，大声叫门，守关士兵不了解情况，慌乱中竟开关放进农军。****铁马冰河wu作品，严禁剽窃、搬运****农军旋蜂拥入关，潼关天险遂告沦陷。农军入关后到处喊杀，官军惊恐万状，乱作一团，纷纷四散逃命。
高杰率余部奋死突围，好不容易破围而出，最终逃回延安，白广恩则率残兵败将窜往固原。孙传庭突围后收拾溃卒，准备退往渭南。在溃逃渭南的路上，孙传庭被农军骑兵追上，不得不返身迎战，虽然丢失了潼关，又惨遭兵败，孙传庭却临危不乱，他毕竟是久经沙场的宿将，也是临敌而勇的帅才，面对李自成亲率的追兵，他并不惊慌，而是和参军乔元柱一起督众奋击，他率先策马冲敌阵，还厉声大呼，朝追军横冲直撞而去。李自成也很兴奋，马鞭一挥， 众将士聒噪着与明军搅在一处，再谱一曲悲壮的战歌。
传庭死，明亡矣！孙传庭虽勇，毕竟大势已去，寡不敌众，官军很快被优势农军击溃，尸横遍野，孙传庭亦战死于乱军中 。乔元柱左冲右突始终不得脱，毅然自刎殉国。
由于孙传庭死于乱军之中，事后官军搜索战场始终没有发现他的遗骸，他的政敌居然攻讦他可能没有战死，亦或是诈死畏罪潜逃，导致崇祯帝也对传庭之死产生了怀疑，所以明廷长期没有对他给予追谥赠荫。
孙传庭算得上是明末一位有勇有谋、恪尽职守的能臣。但他却不能挽救风雨飘摇的大明，更不能扶大厦之将倾，挽狂澜于既倒，甚至连自己的身家性命都无力保全。
孙传庭的悲剧实际上是气数已尽的明王朝与崇祯皇帝的悲剧。史载崇祯帝生性多疑，刚愎自用，用人不专。起初孙传庭屡获胜利未尝败绩时便因其它琐碎小事而被崇祯下狱治罪 。待天下大乱，局势糜烂不堪时，四顾无人可用的崇祯帝又将孙传庭释放出来，但又不能对他信之不疑，推诚任用，使孙饱受掣肘，计划得不到认真推行，他只是不愿再身陷牢狱而勉强率师出关，导致兵败身死，“明之亡于是乎决矣”。明末大儒顾炎武在评论此事时说：
“公之一身而系国家之重。然则天下未尝无人，而患不用，又患于用之而徙。用徙三四年间，而大势去矣”！
明清之际有许多史家都为孙传庭扼腕叹息，纷纷为之鸣不平。就连《明史》的编纂者也为之哀叹道：
“传庭死，明亡矣”！
孙传庭败死后，明军精锐尽失，明廷已拿不出任何可以和李自成一决高下的精锐力量了。潼关一破，西安门户洞开，岌岌可危。李自成随即率军以破竹之势直扑西安而去。
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