十一月，朱棣已经收编了宁王的部队归来，包括能征惯战的朵颜三卫骑兵，实力大为增加。李景隆派陈晖率一万骑兵东行，寻找机会迎击燕军，不期两队人马没有走到一条路上，未曾相遇。后陈晖发现了燕军，从后面尾随而来，准备前后夹击。燕王朱棣察觉后，命精骑回头迎击，将其一举击溃，陈晖只身逃回军中。燕军士气大振，燕王乘势派朵颜三卫猛冲朝延军队。朵颜骑兵锐不可当，疾风暴雨般连破朝延军队七营。李景隆整顿军马，在郑村坝与燕军决一死战。这场战斗，数十万军马从中午一直打到晚上，尸横遍野，十分惨烈。燕王朱棣趁着天黑，派奇兵左右冲杀，搅乱了朝延军队的阵营，然后燕军正面猛攻，占据了上风。当日未分胜负，双方各自收兵回寨。李景隆没有经历过这样惨烈的战斗，初战不利，感到难以取胜，连夜拔营南遁，匆忙之中竟然没有通知围攻北平九门的将士。攻打九门的将士失去主力的掩护，仅两天就被燕王朱棣击败，北平之围始解。
郑村坝大战之后，原本锐意削藩的建文帝朱允炆却变得软弱起来，罢齐泰、黄子澄职，希望燕王息兵。这种做法无异于向朱棣示弱，是不会起到任何积极作用的。明惠帝建文二年（公元1400年）二月，李景隆致信朱棣，请求息兵。燕王朱棣现在兵强马壮，自然不会讲和。双方厉兵秣马，积蓄力量，准备在春天再战。然而，燕王朱棣使用了一个小花招，戏弄李景隆于股掌之间。二月，燕王朱棣佯攻大同，李景隆率军救援。燕王朱棣却不与之战斗，由居庸关退回北平，李景隆奔波一场，劳而无功。当时天气尚寒，朝延军队衣衫单薄，不少士兵被冻伤，部队也没有得到很好的休整。
四月一日，李景隆誓师于德州，号称百万（实则60万），大举北伐。双方在白沟河摆开阵势，双方杀得难解难分，互有胜负。忽然一阵风将朝延军队大旗刮倒，朝延军队阵营产生了混乱。燕王朱棣抓住这难得的时机，指挥部队猛冲，一举击溃朝延军队。
白沟河之战是决定性的战役。此后，建文帝朱允炆再也组织不起来大规模的军事征讨。燕王朱棣由此转守为攻，取得战事上的主动。
明惠帝建文三年（公元1401年），朱棣又率军在灵壁之战中击败朝延军队。此战之后，朱棣再也没有遇到过大的战斗，顺利地于明惠帝建文四年（公元1402年）六月十三日，兵临南京城下，取得了靖难之役的胜利。
明惠帝建文四年（公元1402年）六月，燕军渡过长江，兵临城下。此时的建文朝廷已经乱作了一团，很多地方将领按兵不动。齐泰、黄子澄借募兵为由，离京奔广德、苏州。左都督徐增寿密谋私通燕王朱棣作为内应，被朱允炆察知，亲手将他砍死。
面对严重局势朱允炆万般无奈，又见警报迭传，下令纵火焚毁皇宫。燕王朱棣杀入宫中，搜寻了三天，始终没有找到朱允炆。追问内侍，他们也不知朱允炆是死是活，只知他下令纵火后就不见了踪影。马皇后和大多数妃子、内侍都被烧死，内侍们怕燕王朱棣不信，找了一具残骸，说成是建文帝的尸骨。朱棣命人从灰烬拨出残骸，已是满身焦烂，四肢不全，分不清男女，只得下令以天子礼殓葬。此时，朱棣的靖难之役宣告成功，自己也登上了帝位，改年号永乐。
千秋功过
任用贤士，宽刑减赋；用人多疑，犹柔寡断
任用贤士，宽刑减赋建文皇帝朱允炆即位之后，重用黄子澄、齐泰、方孝儒等文人，一反明太祖朱元璋的做法，推行了一系列新政。首先是重德省刑，锐意文治，崇尚礼教。以致刑部的囚犯比往年减少了三分之二。同时，朱允炆又选派廷臣二十四人为采访使，分巡天下，观风俗，烛幽隐，兴办利民之事。其次是均免赋役。减免历年逋租和天下荒田租税。针对江浙赋役过重的情况，建文帝特下诏“江浙赋独重，宜悉与减免，亩不得过一斗。”
另外，朱元璋特意规定江浙人不许担任户部的职位，目的在于防止江浙人偏袒家乡。建文帝则认为江浙重赋只是用惩一时，不应该形成定制，既然田赋减轻了，浙东人自然也可以担任户部的官职。朱允炆还针对寺庙侵占民田的情况，下令僧道每人占田不得超过5亩，多余的要退官分给农民。在朝廷内，建文帝对宦官管教甚严，同时又诏谕地方官，一旦发现宦官奉使横暴、虐害士民即擒送京师，加以严惩。这也引起了不法宦官的怨恨，在日后“靖难之役”中或投靠燕王朱棣，或是做为内应。
在吏制方面，朱允炆也进行了改革，重新更定官制，大力精简机构，革除冗员。朱允炆在位的四年间，撤销了九个州、三十九个县以及一大批冗官冗吏和税务机构，增加了中央财政收入，减轻了人民的负担。
可以说建文帝的一系列措施，充分体现了朱允炆以仁义礼乐化民的治国思想，改革了洪武时期的不少弊政，给社会带来了一阵清风。为无论是百姓，还是官吏都创造了一个宽松的环境，缓和了社会矛盾，对社会的安定产生了积极作用，一时政通人和，所以后人有“四年宽政解严霜”之誉。而在朝廷内却是另一番情景，“靖难之役”后，朱棣当上皇帝，建文朝延投降的文臣只有24人，其他或逃跑、或自杀却有数千人。永乐朝廷几乎无人可用，因此可见建文帝在文人士大夫心目中的地位是相当高的。
用人多疑，犹柔寡断但是，宅心仁厚的建文帝在性格上有一个严重的缺点，就是优柔寡断，遇事无决断力。削藩之前，燕王依礼入觐新君侄子建文帝，“行皇道入，登陛不拜”。大庭广众之下，朱棣愤然不行君臣之礼，显然不仅老奸巨滑，确实还气势凌人。当时就有监察御史奏劾其“不敬”之罪。而建文帝宅心仁厚，表示说“至亲勿问”。
燕王来到北京自投罗网，本是抓捕归案的绝佳机会，户部侍郎卓敬再次密奏：“燕王智虑绝人，酷类先帝（朱元璋）。夫北平者，金、元所由兴也，宜徙封南昌以绝祸本。”建文帝览奏后变色，藏于袖中，不置可否。转天，朱允炆亲自召见卓敬，问：“燕王骨肉至亲，何得及此？”卓敬逼问他，说：“隋文帝、杨广两人难道不是亲父子吗？”建文帝默然良久，仍旧下不了决心，只是摆摆手说了声“爱卿不要再讲了”，示意卓敬退下。
明惠帝建文元年（公元1399年）四月，燕王朱棣归国。建文帝的妇人之仁给了燕王一个绝妙的机会，在南京如果想处置燕王朱棣，两个狱卒就可以办到了。可以随便给燕王朱棣安个什么罪名，先抓起来再说。可惜建文帝太过柔仁，一直出主意削藩的齐泰和黄子澄关键时候集体失语，不力劝建文帝下手，放虎归山，养虎反噬，悔之无及。燕王朱棣归国后，马上托疾不出。不久，朱棣对外又称病危，以此迷惑朝廷。
五月，太祖朱元璋小祥忌日，依照礼制：诸候王皆应亲临陵墓致祭。燕王朱棣自称病笃，派其世子朱高炽及另外两个儿子朱高煦、朱高燧入京。当时有参谋劝朱棣不要把几个儿子都派入京师参加祭礼。燕王朱棣一语道破天机：“此举，只为令朝廷对我不再怀疑。”
燕王世子朱高炽等三兄弟入京，兵部尚书齐泰就劝建文帝把三个人都一并软禁起来。又是黄子澄表示异议：“不可。疑而备之，不是好事。不如遣还。”秀才参政，思前想后，怪不得有“百无一用是书生”之言。倒是燕王儿子三兄弟的亲舅魏国公徐辉祖入殿密奏，表示说：“我这三个外甥中，惟独朱高煦勇悍无赖，非但不忠，又会叛父，他日必为大患。”建文帝犹豫，向徐辉祖弟弟徐增寿和驸马王宁问计。这两人平时和燕王及其三子关系密切，饮酒纵马欢歌，自然都是说好话，建文帝就在仪式后把三人好好打发归国。
本来，朱棣派三个儿子入京后不久，便忽然生悔，生怕三个小子被他们当皇帝的堂兄弟一网打尽。现在，看见三个人尾无恙返回，朱棣喜出望外，大叫“吾父子复得相聚，天赞我也！”
建文帝放燕王朱棣回北平，一错；又纵放燕王世子朱高炽等人归国，使朱棣起兵更无所顾忌，二错；特别是放走了强悍敢战的朱高煦，三错。日后，朱棣之兵锋最锐者，关键时刻加最后一把力者，当属这位朱高煦。彼时，建文帝大叹“吾悔不用辉祖之言！”为时已晚。