设埋伏于淝河，大败平安军。二十三日，派谭清断绝徐州粮道，还至大店时，被铁铉军包围。燕王引兵来援，谭清突围而出，合击打败铁铉。

夏四月十四日，朱棣宿营小河，凭小桥而守，平安前来与之争桥，陈文战死。平安军在桥南，燕军在桥北，相持数天。平安转战，与燕王军遇于北坂，朱棣差点被平安长矛刺中。番骑王骐跃入杀阵，拉住朱棣胳膊慌忙逃去。朱棣说“：南军饥饿，每隔一二天粮草才送到，突然袭击很容易攻破。”遂命千余人守桥，半夜渡到小河以南，绕到平安军后。等到天明时平安军才发觉，恰好徐辉祖也赶来。二十二日，大战齐眉山下。当时，燕军连失大将，且淮土在盛暑蒸热难忍，诸将请求休军小河东边，就麦地观察敌军行动。朱棣说“：现在敌人长时间饥饿疲劳，断其饷道，可使敌军坐以待毙，不能北渡小河以懈将士士气。”下令想渡河的往左，诸将士争着往左。朱棣气怒大吼说“：任你们去吧。”将士都不敢说话。二十五日，何福等宿营灵壁，燕军阻拦其饷道，迫使平安分兵六万人保护。二十七日，朱棣精锐将士从中间进攻，将平安军一分为二。何福丢下灵壁来援，燕军退却，高煦伏兵大起，何福败逃。二十九日，逼近敌军营垒，攻破后，擒获平安、陈晖等三十七人，何福因逃走幸免于擒。五月七日，下泗州，拜谒祖陵，赐父老乡亲牛酒。九日，盛庸扼守淮河南岸，朱能、丘福潜过淮河袭击，赶走盛庸，于是攻克盱眙。

十一日，朱棣召集诸位将士，讨论行动去向，有的说宜取凤阳，有的说先取淮安。朱棣说：“凤阳楼橹完好，淮安积粟较多，不容易攻下。不如乘胜直趋扬州，指向仪真，使淮安、凤阳自受震慑。我耀兵长江上，京师感到孤立无援，必定会发生内变。”诸将士都说此法妙。十七日，兵巡扬州，驻军长江以北。惠帝派庆成郡主到军中，许诺割地求和，朱棣不听。六月一日，防御长江的都督佥事陈蠧率舟师叛变，依附于燕王。二日，祭大江。三日，从瓜洲渡江，盛庸以海艘迎战，失败。六日，下镇江。八日，临时住龙潭。九日，惠帝又派大臣商议割地求和，诸王相继到来，都不听。十三日，到金川门，谷王朱木惠、李景隆等打开城门迎接朱棣，都城陷落。当天，燕王分命诸将把守京城及皇城，还驻龙江。下令抚安军民。大肆搜索齐泰、黄子澄、方孝孺等五十余人，并张榜其姓名称是奸臣。十四日，诸王群臣纷纷上书劝燕王朱棣登基。十七日，燕王拜谒孝陵。群臣为其准备好法架，奉宝玺，迎呼燕王朱棣万岁。燕王登上皇帝宝座，在奉天殿即皇帝位。恢复周王朱木肃，齐王朱。。爵位。二十日，葬建文皇帝。二十五日，杀齐泰、黄子澄、方孝孺，并铲除其家族。因连坐结党之罪而死的很多。二十六日，迁兴宗孝康皇帝主于陵园，仍称懿文太子。

秋七月初一，大祭天地于南郊，顺便祭奉明太祖。下诏曰“：今年以洪武三十五年(1402)为纪年，明年为永乐元年。建文帝时更改的成文法制，一复旧制。山东、北平、河南遭兵祸州县，免除徭役三年，没遭兵祸州县与凤阳、淮安、徐、滁、扬三州减免租税一年，余下的全国其他州县全部减免今年田租的一半。”

二日，下诏任前北平按察使陈瑛为左副都御使，全部恢复建文朝废弃的官员。三日，恢复官制。二日，改封吴王允火通广泽王、衡王允火坚怀恩王、徐王允火熙敷惠王，随母妃吕氏居懿文太子陵园。二十二日，江阴侯吴高总督河南、陕西兵备，安抚军民。二十三日，尚书严震直、王纯、府尹薛正言等巡视山西、山东、河南、陕西。