合兵沖出潼關後，十三營義軍當即化整為零，抄擊諸路，截燒官軍糧草，一時間官軍糧道為之斷絕。
張獻忠與老回回一路，先是在靈寶縣駐扎，做出一副準備從茅津渡河，窺取山西的架勢。這一著嚇得山西巡撫吳甡連忙調集全省之兵，在蒲解一帶防守。
趁此機會，張獻忠忽然虛晃一槍，掉頭翻越華陰南原絕嶺，進入了陝西與河南交界處的盧氏縣境內。
朱陽關守將尤世威與其兄弟尤世功、尤世祿三人素以作戰勇猛著稱，因其所部皆是精兵悍將，故洪承疇命他與參將徐來朝分別扼守雒南蘭草川及朱陽關天險，並反復告誡道︰「此兩地皆是流寇出入陝西的門戶重地，你二人切不可掉以輕心！」
尤世威領兵趕至朱陽關，時刻將洪承疇的囑托銘記于心，當即著手修整關隘，囤積軍械糧草，積極備戰。
這日，突然听聞流寇犯境，尤世威迅速點齊了五千精兵出關阻截。
且說西營義軍一路翻山越嶺，長途跋涉，來到盧氏縣境時早已是精疲力盡。還沒來得及休整，不料尤世威突然引軍殺至。倉促應戰下，西營義軍死傷無數，不得不退往商州、雒南一帶山中。
為了預防張獻忠卷土重來，尤世威一面下令全軍駐扎在野外山中，將唯一的出山通道牢牢堵死，一面派人聯絡駐防雒南的參將徐來朝，欲圖兩頭堵截，徹底將張獻忠困死在這大山之中。
正當張獻忠進退維谷，狼狽不堪之際，上天竟在此時送給了他一份大禮。
原來徐來朝在得到張獻忠兵敗，正朝著自己轄區逃來的檄報後，立刻點齊三千人馬，由自己親自統領，前往迎敵。
誰料軍中糧餉匱乏，加上山里條件艱苦，沒走幾日士兵皆怨聲載道。徐來朝立功心切，對此不聞不問，眾官軍士卒群情激奮，吵鬧起來，竟再也不肯前進半步了。
說也湊巧，這一幕偏偏被奉命下山打探軍情的義軍斥候看在了眼里，斥候立刻趕回軍中，向張獻忠稟報。張獻忠听後大喜過望，當即催動大軍殺向山下。
西營義軍居高臨下，如疾風驟雨般從山中殺出，官軍陣腳松動，眼瞅著就要頂不住了。徐來朝見勢不妙，拋下三千官軍，一溜煙自個兒逃跑了。
主將帶頭一跑，其余官軍更加沒有了斗志，頃刻土崩瓦解，四處逃散，不到半日居然全軍覆沒。
張獻忠在雒南打得熱火朝天，尤世威那邊的日子也不好過。
此時已是入秋，山里晝夜溫差極大，官軍身著單衣，加上各種毒蟲侵咬，軍中竟爆發了嚴重的病疫。趁著尤世威所部官軍戰力大損之際，張獻忠再次翻過大山，在夜色的掩護下，悄悄逼近官軍營寨。
淒厲的號角聲打破了夜幕的寧靜，張獻忠身先士卒，躍馬橫刀率先沖進官軍寨門，張可旺、張定國引軍緊隨其後，頃刻間殺聲震天，響徹夜空。
陡然遇襲，然而這支官軍竟不同以往，他們很快自發組織起了抵抗，各自依托寨中各種有利地形，與西營義軍展開激烈拼殺，雙方混戰在一起，陷入了僵局。
尤世威從睡夢中驚醒，顧不得披甲，赤腳拖著長刀沖出大帳，加入戰陣。
盡管官軍拼死抵抗，但人數遠遠不及義軍，又受疫病影響，戰力大不如往昔，漸漸不支。尤世威唯恐張獻忠分兵偷襲朱陽關，連忙下令全軍後撤，退往關城，憑險據守。
官軍且戰且退，而張獻忠卻是緊追不舍，雙方將戰火一路燒到了朱陽關下。
由于朱陽關地勢狹小，不利于大規模作戰，張獻忠于是讓張可旺和定國為前驅，引軍五千，對朱陽關發起進攻。
朱陽關位于盧氏縣南部，南通襄鄖，西接關陝，是豫陝鄂三省交匯之地，既為西入陝西商洛之門戶，又為南下宛襄之咽喉，歷來是兵家必爭之地。
退回關城的官軍尚有兩千余人，加上先前留守的五千，共計七千人。虧得朱陽關周圍大山環繞，地勢險峻，易守難攻。且守關不比守城，不用擔心敵人四面合圍，只需守住正面即可，因此官軍雖有折損，可在局部人數上，反倒還佔據了優勢。
為確保萬無一失，尤世威將中軍行轅建在了關城城樓之上，親自督軍堅守，另派人緊急向洪承疇飛檄求援。
而西營義軍方面，經過渭南慘敗，先前繳獲的十幾門大炮盡數被丟棄，沒有炮火的掩護，也只能是硬著頭皮強攻了。
張可旺和定國當即各自點齊兵馬，從關城左右兩側，向城牆發起了猛烈攻擊。
尤世威坐鎮城樓，下令將弓弩手分作三隊，第一隊站在城牆垛口前，拉弓握箭，瞄準城下；第二隊蹲在女牆之後，隔著瞭望孔，雙目凝注；第三隊則整齊排列在登城樓梯上，仰頭挺胸，隨時待命。
見義軍進入射程範圍，尤世威一聲令下，第一隊與第二隊弓弩手輪番起身，交替放箭。一旦有人倒下，則第三隊立刻有人上前補位。
「收弓，滾石檑木準備！」眼見西營義軍拼死沖到城下，尤世威把手一揮，弓弩手紛紛退後。
與此同時，大量石頭、檑木從城牆垛口上扔出。
攻城義軍有的被砸得腦漿迸裂，有的被巨石壓住下半身，還沒來得及掙扎，又被緊隨而至的檑木砸死。
由于缺乏攻城工具，加上尤世威奮力拒守，張可旺和定國整整攻了一日也未能夠拿下關城。
趁著夜里，尤世威命五百壯士縋城而下，欲圖偷襲義軍大營。不料張獻忠對此早有防範，五百壯士陷入重圍，全部戰死。
偷雞不成反蝕把米，從此尤世威更加堅定了自己固守待援的作戰方略，任憑西營義軍在關下如何挑釁，都不肯再出關半步了。
尤世威不肯出關，張可旺只得讓定國繼續攻城吸引官軍的注意，自己則帶著五百人一路悄悄將地道挖至關城下方，並將炸藥塞進了坑道。只听轟隆一聲巨響，城牆瞬間被炸出了一個缺口。
見城牆倒塌，攻城義軍歡呼著一擁而上，想從這里沖進關城，誰知尤世威對此早有防備，城牆後居然被挖出了一道又深又長的壕溝，溝內布滿了削尖的竹刺。
最先沖進城的西營義軍見狀趕忙停下腳步，但後面的人不明所以，仍在繼續往前，人頭攢動間，許多前面的人被擠下壕溝，送了性命。
官軍弓弩手也在此時就位，朝著缺口方向亂箭齊放，入城的西營義軍亂作一團，死傷無數，在壕溝和缺口內丟下了無數的尸體。
張可旺不得不再次下令退兵，等到西營義軍退去，官軍迅速用土包將缺口重新給堵了個嚴嚴實實。
「老二，若不能盡快突破朱陽關，等洪承疇援軍一到，我們就要真被困死在這里了。」各種辦法想盡，也沒能拿下朱陽關，張可旺不禁有些垂頭喪氣了。
「大哥，事已至此，且給我五百人，讓我再去試一試吧。」定國雙眉緊鎖，決定親自帶隊沖城。
听說定國要親自上，張可旺忙搖頭阻止道︰「老二啊，萬萬不可！你若有個閃失，我該如何向父帥交代？」
二大王才死沒多久，為此自己還挨了張獻忠五十軍棍，張可旺可不想再次重蹈覆轍。
然而定國主意已定，毅然決然地說道︰「大哥，如不能盡快突破朱陽關天險，大伙全都得死在這里，就讓我試一試吧。」
見勸不動定國，張可旺猛地一跺腳，咬牙說道︰「也罷，這刀山火海，哥哥今日陪你一起闖！」
二人隨即翻身下馬，大步走到剛經過一場惡戰，正在歇息休整的西營將士面前，振臂高呼道︰「弟兄們，有誰願隨我二人死戰攻城？」
西營將士們倏忽一愣怔，知道已經到了生死存亡的危急時刻，在一片慷慨激憤的吼聲中，一支五百人的敢死隊片刻間便組成了。
眾敢死隊員一齊卸去衣甲，赤膊著上身，手執一把短刀，以十個人為一個單位，抬著五十把梯子，怒吼著，像發瘋的公牛般，朝著關城沖去。
城頭上的官軍被西營義軍這般不要命的攻擊給驚呆了，一時竟忘了放箭，任憑這支敢死隊沖到城下，迅速架起了梯子。
「弟兄們，隨我上啊！」張可旺與定國二人身先士卒，高呼著口號，率先攀上了城頭。
官軍弓弩手此時也回過神來，紛紛扔下手中弓箭，拔出刀劍，與登城義軍戰在了一起，雙方在狹窄的城牆上展開了激烈的白刃戰。
定國一面砍殺著近身的官軍，一面朝著身後陸續登上城牆的敢死隊員們高吼道︰「弟兄們，給我殺！」
話音未落，只見定國彎腰從一名死去官軍的身邊撿起一塊盾牌，將短刀往嘴里一叼，縱身從城樓上跳下，殺向了城門。
受到定國的鼓舞，敢死隊員們個個如打了雞血般，以一當十。城門很快就被定國拿下，隨著厚重的城門被緩緩推開，大股西營義軍旋即蜂擁而入。官軍死的死，逃的逃，全軍潰敗。
尤世威及游擊劉肇基、羅岱也都身負重傷，幸虧親兵拼死護衛，方才突圍而出。
隨著朱陽關被攻破，洪承疇意圖封堵義軍于陝西的作戰方略再次宣告了失敗。
崇禎帝眼見洪承疇僅陝西一隅之地都窮于應付，現如今義軍大舉出關，想必更是力不從心。于是下旨由盧象升總理直隸、河南、山東、四川、湖廣諸省軍務，賜尚方寶劍，專門負責中原地區的防務，洪承疇戴罪立功，只需管好西北地區的防務即可。
至此，東西兩方各自負責，不再進行大規模的跨省圍剿，而是分頭進攻所轄地區的義軍。
自盧象升就任軍務總理以後，立刻對軍事部署做出了重大改變，他調集官軍主力，以祖寬、祖大樂、李重鎮的遼東軍為中堅，其余各部配合，固守于洛陽。
十月，張獻忠經閿鄉抵達靈寶，與此同時，祖寬率領的三千遼東鐵騎也朝著靈寶奔來。
得知這股官軍只有三千人，張獻忠心中頗不以為然，心想自己有十幾萬大軍，幾十個人對一個，難不成還能打輸了不成？
因此，張獻忠並沒有將祖寬放在眼里，當即擺好陣勢，準備一舉擊潰遼東鐵騎。
然而事態的進展大大出乎張獻忠的意料，祖寬率領的三千遼東鐵騎只用了一個沖鋒，就將自己十幾萬大軍沖了個七零八落，一時間尸橫遍野、血流成河。
直到這時，張獻忠方才醒悟，自己這十幾萬拖家帶口的軍隊，在遼東鐵騎面前，只不過是群待宰的羔羊。
在這危急關頭，張獻忠作出了一個極其明智的決定，跑路。