崇德八年（公元1643年）八月，皇太极暴卒。幼主福临立，多尔衮、齐尔哈朗摄政。为树立威望，九月，齐尔哈朗就迫不及待地率军猛攻明庭残留在关外最后几个军事据点。他很快攻占中后所、中前所、前屯卫，但当他率军攻打宁远时，却遭到吴三桂的坚决抗击。宁远，这座城市简直是满清的梦魇。从1626年到1643年，清军三次猛攻它都铩羽而归。
三月下旬到四月初，吴三桂盘桓踯躅在永平、玉田一带。崇祯死、明庭亡，他和所有明庭故臣一样都在寻找出路。而一条最简捷的出路就是投降大顺。这并不违反礼教。改朝换代，自古亦然。既然明太祖贫僧一名竟是真命天子，那么李自成这个驿卒又为什么不能做皇帝呢？
大顺对吴三桂的政策亦是招降。李自成遣使三桂，给予其四个月军粮及白银四万两，并声明"俟立功日升赏"。这对于已缺饷一年多的吴军确实是雪中送炭。吴三桂已有降意。就在这关键时刻，吴三桂先后接到两种文书。一是大顺使者所持其父吴襄劝其归顺李自成的书信，二是有人送给吴三桂密信，详告其父被刘宗敏抓捕追脏，遭到严刑拷打。其父已凑白银五万两，但离刘宗敏所索二十万两甚远。此外，吴三桂爱妾陈园园亦被刘宗敏霸占。吴三桂闻讯大怒。遂拔剑斩案、升帐演兵场，斩一名来使，将另一名割去双耳，令其传言李自成："李贼自送头来。"同时，起兵回师击败唐通，夺回山海关。
吴三桂从态度模棱两可转变为公开对抗，这在大顺朝中引起轩然大波。一派意见是立即予以征讨。另一派意见是暂时放置。持后一种意见的原因有二。一是刘宗敏、李过等已沉醉在胜利的欢乐中。拷掠故明脏官、坐拥声色美姬实在是不亦乐乎。不想立即再去冒死作战。二是李岩、牛金星、宋献策等基于策略的考虑，认为暂不宜大举征伐。因为"新得京师，人心震迭"，而且吴军以"素能战"闻名，不可轻视。他们认为还是暂时维持现状，继续招降为上。但李自成力排众议，下令亲征。四月十三日，李自成率兵十万，号称二十万东出京师征讨吴三桂。
大顺朝决定征伐一事，吴三桂先期探知，大惊。他自忖断无抵挡大顺军的力量。为自保计，他决定向满清借兵。条件是不但给予满清财帛，而且"将裂地以酬"。满清对关内的这些变故并不详悉。它只知李自成陷京，崇祯身亡，应藉此中原大乱的机会与大顺一争天下。四月九日满清大军起程沈阳。十五日行至翁后遇到吴三桂派来的特使。多尔衮等大喜且疑，并未加快行军速度。二十日到达连山。吴三桂第二次使者至。言李自成军已薄山海关，情况紧急。清军闻讯日夜兼程二百里，于二十一日傍晚抵达关外。二十一日白天，大顺军与吴军已有交战。吴军几不支。吴三桂再度遣使到清营，急催清军加入战斗当李、吴两军在山海关前展开血战之时，清朝的精骑突然杀出，农民军毫无防备，惨败而归，从此一蹶不振。由于史书中的种种记载，史学界一直瞩目吴三桂引清军入关镇压农民起义这一事件，人们一直认为吴三桂此举便是投降了清朝。但近年有人认为，吴三桂引清军入关并不是表明他投降了清朝，并提出了种种证据。这一说法使似乎让本已盖棺定论的问题重又成为历史谜团。
至少还有两点理由可以说明吴三桂投降了清朝：第一，清朝最高统治者视吴三桂为降将，如清摄政王多尔衮就把吴三桂作为部下来驱使，"命三桂兵各白布系肩为号"，"命三桂军先锋"，又"命吴三桂以步骑二万前驱追贼"。清廷为了奖励吴三桂在战争中的功劳，还"授三桂平西王勒印"(《圣武记》)。后来清帝剥除吴三桂爵位时，也把他称为降将："逆贼吴三桂穷蹙来归，我世祖章皇帝念其输未投降，授之军旅。"(《清圣祖仁皇帝实录》)在清朝廷的眼中，吴三桂就是一个明朝降将。
第二，吴三桂入关后的所作所为也表明他已真心降清，吴三桂打着为明王朝复仇的旗号引清入关，但是在南明政权的福王多次派人拉拢吴三桂时，吴三桂却断然拒绝。如当福王的侍郎左懋第"谒三桂，出银币且致福藩意"时，吴三桂说"时势如此，我何敢受赐，惟有闭门束甲以俟后命耳"(《明季稗史汇编》)。除了福王之外，还有几任南明王，吴三桂都不曾表示要协同反清复明，与此相反，他竟然亲自出兵缅甸追杀南明永历王。可以看出，不管当初引清兵入关时吴三桂是怎么想的，在清兵入关后，他就投降了清朝，此时，他已经不敢违抗清廷的命令，更不敢有任何反清复明的想法了。为了向清王朝表示他的忠心，他"破流贼，定陕，定川、定滇，取南明王于缅甸，又平水西土司安氏"(《圣武记》)，俨然成为清廷平定天下的一把利刃。
否认吴三桂"降清"的人则认为，北京失守后，形成了三股较强的政治势力并存的局面，即吴三桂、农民军、清王朝。而夹在这两股势力中间的吴三桂势力最弱，因此他能走的路只有两条：要么抗清，要么镇压农民军，考虑到其父亲被农民军扣押、爱妾受辱，为报此仇，吴三桂选择了联合清朝的道路。
但这并不能说明他投降清朝。主要理由如下：第一，吴三桂一贯抗清的态度决定了他不会轻易降清。在任辽东宁远总兵期间，吴三桂曾多次参加抗清斗争，甚至在明清松锦战役后，明军明显处于下风的情况下，他的态度仍很坚决。吴三桂对明朝降清的劝降函都"答书不从"。
第二，多尔衮在山海关战后加强了对吴三桂的控制可以证明吴三桂未降。史载，多尔衮在山海关之战胜利的当天，玩弄权术，封吴三桂为平西王，又将一万步兵交给吴三桂。这说明吴三桂受到了多尔衮的拉拢和控制。
第三，山海关战后发表的檄文证明其未降。清军与吴三桂乘胜追击，吴三桂提出了"周命未改，汉德可恩"、"试看赤县之归心，仍是朱家之正统"的口号，如吴三桂已降，也不会发布这样的檄文，清廷也不会允许他这样做。
第四，在山海关一役后，在攻陷北京前后吴三桂欲立朱明太子的行动证明其未降。李自成败退永平，吴三桂提出"约自成回军，速离京城，吾将奉太子即位"，又"传帖至今，言义兵不日入城，凡我臣民为先帝服丧，整备迎候东宫"，可是"多尔衮命其西行追贼"的策略打乱了吴三桂的如意算盘。吴三桂因其势力太弱，只得听从了多尔衮。
第五，暗中积蓄实力以反清复明也可证明吴三桂未降。他一边广招贤才，暗布党羽，"阴养天下骁健，收忍荆楚奇才"，一边厉兵秣马，为将来的战争"殖货财"。他之所以没有实现反清复明的愿望，是因为清政治统治的日渐强大使"反清复明"的旗帜没有了号召力。而吴三桂是否降清这一历史问题已不能用后来的历史进程说明。