崇祯19年3月中旬末，周铉率领1万3千骑、4万步兵，还有使用马车秘密运载的10门火炮和弹药到达了永平府。
4万步兵中，有大同镇训练最早的2万步兵，以及曹变蛟部1万步兵、白广恩1万步兵。
出发之前，周铉要求白广恩、曹变蛟：如果上了战场上出现逃跑，就不要去山海关，否则，所有逃跑的兵都要被砍头，总兵到千总都要受罚。
当然，打赢了仗，肯定是有奖励的。
白广恩和曹变蛟都承诺：绝不退兵、绝不逃跑。
在永平府，周铉、曹变蛟、白广恩见到了洪承畴、孙传庭、山海关总兵马科、山西总兵周遇吉、密云总兵唐通、高杰总兵、牛成虎总兵等人。
1时间，大家感慨万分！
洪承畴看到了他的两位爱将：白广恩和曹变蛟，也是非常激动；可是，此时的白广恩和曹变蛟早已不是往日的两人了。
再看看他们率领的兵，1个个精神抖擞、兵强马壮的。
经过了解，孙传庭和洪承畴1共有骑兵约7千骑，其余5万多都是步兵。
合计下来，本次攻击山海关，1共有约2万骑兵、9万多步兵。
周铉准备打完仗后，再与洪承畴和孙传庭交流12。
3月下旬末，当日在山海关前100里，遇到了大量建虏骑兵。
在约2万大明骑兵和6万多步兵的联合阻击下，建虏难以获得优势，但双方进入了相持阶段。
战场上看，周铉估计建虏有骑兵约2万骑，但他们大量的步兵没有在战场，估计守在山海关城楼上准备以逸待劳。
当日，周铉命令以曹变蛟部和大同镇2万步兵作为主力，带动孙传庭部、洪承畴部步兵向前，骑兵在两翼护卫。
留白广恩部1万步兵、李大武领1万步兵、以及高杰和牛成虎合计1万步兵守护着粮草，不断向前进。
第2日晚上，守粮草的3万步兵遭到建虏骑兵的冲击，部分粮草被抢劫，部分粮草被放火烧。
得白广恩部、李大武部坚守阵地、拼死对战，等来了大明骑兵，才守住了8成粮草，但出现了2千人的死伤；高杰和牛成虎部1共死伤5千多人。
此时，高杰和牛成虎才知道建虏的可怕。
既然建虏已经惩罚了高杰和牛成虎两人，周铉与洪承畴、孙传庭商议，就不再处罚两人了。
第3日早上，周铉要求各位吃饱饭。
在骑兵开道情况下，步兵不慌不忙向前进，1个时辰（2个小时）后，离山海关只有大约500米距离。
建虏的骑兵全部缩回了关门内。
周铉等待的时间到了，他让曹变蛟部1万步兵和大同镇1万步兵守在前面顶住，旁边还有孙传庭步兵。
接下来，10门火炮搬下了马车，马上进行了安装。
1刻钟过后，10门火炮齐发，发出震耳欲聋的声音。
刚开始，建虏没有任何响动，他们1直守在山海关城墙上。
但接下来，10门火炮轮番不断发炮，打在山海关城门、城墙及城关很多地方。
城墙当然很牢固，几十发炮弹肯定摧垮不了城墙，但是落在城墙上的炮弹可是不断炸死人。
山海关上的红衣大炮拿大明官军无可奈何，因为它们的有效射程只有400多米。
由于这个时代的熟铁工艺不行，所以火炮不能连续发射，要等冷却几分钟后，才能打第2发。
打了1个时辰（2个小时）后，10门火炮1共发出了100发的炮弹。
山海关城楼上，看不到建虏守军，此时1片寂静。
周铉安排众步兵、骑兵轮流吃中饭，但炮兵继续发炮。
又1个时辰后，仍旧没有动静。
周铉此时要求，众火炮不必对着城楼和城墙，可以随意打，也许能够造成建虏更大的伤亡。
洪承畴建议让少量骑兵队前往山海关城墙附近，以看看建虏守城情况如何。
果然，当大明骑兵到达城墙附近时，建虏守军马上探出了头。
此时，周铉找到了山海关总兵马科，询问他山海关存放粮草、骑兵所在位置。
马科说出了具体方向，以及大概距离。
紧接着，周铉要求炮兵统1按照新的方向发射，距离约800米，而且1直到亥时（晚上9点），都不停发炮，但要小心火炮炸膛。
第4天上午，周铉又改变了火炮攻击方向。
炮击了1个时辰后，山海关关门打开，大批建虏冲杀过来，但很快前面有步兵方阵、侧翼有骑兵护卫，所以建虏也未占任何便宜。
相反，在火炮的袭击下，有些建虏骑兵被击中，当场死亡。
接下来仍旧是不断的火炮，不停地打向山海关重要位置。
第5天上午，炮弹已经所剩无几了。
周铉准备将最后的多发炮弹打在城门上，以便于攻城。