建文元年(1399年)十月十九日，燕軍在會州(今河北省平泉縣)整編，分立五軍(中、前、左、右、后)。十月二十一日，燕軍入松亭關(今河北寬城縣西南)。十一月初五日，燕軍渡白河(時已結冰，渡河處在今北京順義區東)，并打敗李景隆的哨探陳暉部隊萬余人。當天，與李景隆大軍在鄭村壩會戰。燕軍左右沖擊，連破南軍七營，李景隆大敗。當夜，李景隆見戰事不利，令鄭村壩所有軍隊輕裝撤退。數十萬人的輜重全部留給了燕軍。但李景隆走得匆忙，沒有通知圍攻北平城的南軍軍隊，于是燕軍輕易擊潰北平城下的南軍，獲得其物資。李景隆率軍撤回德州，鄭村壩之戰結束。此戰南軍喪師十余萬人。

大將軍李景隆攻北平(今北京)不克，退屯鄭村壩。初四日，燕王朱棣自大寧(今內蒙古寧城)返回孤山(今北京通縣東40里)，獲悉建文帝軍隊列陣于白河(即北運河)西，遂乘河水結冰，揮師而西，擊敗李景隆軍前哨都督陳暉所部萬余人。初五日，與李景隆軍戰于鄭村壩。朱棣見其兵動，遂以奇兵左右夾擊，連破7營。燕將張玉等列陣而進，抵達城下，城中留守部隊出城參戰，內外夾攻，大敗建文帝軍;李景隆南逃德州。次日，燕師續攻，破其4壘。諸軍聞李景隆已逃，乃棄兵糧，日夜南逃。此戰，燕師共斃傷建文帝軍隊數萬人，獲馬2萬余匹。

建文元年(1399年)十一月初九日，朱棣回到北平城，因為之前(七月)上書沒有回信，再次上書朝廷，陳述齊泰、黃子澄構陷宗藩的罪過。建文帝沒有回應。十二月，朱棣用反間計令遼東守將吳高被削爵貶黜，消除東北方向的后顧之憂。

由于李景隆準備等來年(1400年)開春再北上攻燕，朱棣決定攻打山西大同，以使南軍疲于奔命。十二月十九日，朱棣出師攻大同。十二月二十四日，燕軍抵達廣昌，守將楊宗投降。建文二年(1400年)正月初一，燕軍抵達蔚州，明軍守將王忠、李遠投降燕軍。二月初二日，燕軍攻打大同。由于大同是代王的封地且軍事地位極重要，李景隆不得不救援。待李景隆走出紫荊關后，燕軍從居庸關返回北平。南軍在冰天雪地中白跑一趟，兵力、裝備大量損失，士氣受到重創。

建文二年(1400年)二月二十八日，李景隆給朱棣寫信，請求暫時停戰。燕王回信索要齊泰、黃子澄等。一說李景隆自此有二心。除了使南軍白跑了一個月外，燕軍在本次伐大同時意外遇到了從蒙古來降的軍隊，收編之。此外，保定府于建文二年(1400年)二月降燕。

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