建文元年（1399年）九月初一，江阴侯吴高率辽东兵攻打永平郡，故朱棣趁李景隆踌躇不决之际，九月十九日前往救援。
九月二十五日，朱棣击败吴高，并决定趁势偷袭十七弟宁王朱权的藩地大宁（今内蒙古宁城）；另一方面利而诱之，将南军引至“空城”北平下。
九月二十八日，朱棣率众出师。传信给燕世子朱高炽，令其坚守北平城。
十月初六日，燕军经小路到达大宁城下。朱棣单骑入城（一说击败守将房宽后入城），见宁王朱权，哭诉自己无路可走，向朱权求救，希望能向朝廷上书，谢罪免死。
朱权相信并收留了他。
在居大宁期间，朱棣令手下吏士入城结交并贿赂大宁的军官等。
十月十三日，朱棣提出告辞，朱权在郊外送行；但朱权来到郊外后，伏兵尽起，大宁军纷纷叛变，归附朱棣。
于是朱权与宁王妃、宁王世子等一同随朱棣前往北平，而大宁的全部军队都被朱棣收编。
大宁成为空城，朱棣实力大增。
听说燕王朱棣率精锐征大宁，李景隆引军攻北平。
南军在郑村坝（今大兴以东二十里）扎营，筑垒同攻北平九门。
燕王世子朱高炽坚守。朱高炽遣人夜间偷袭南军大营，获得了一定的喘息时间；南军攻城急时，城中妇女也上城头向下投掷瓦石。
南军唯一一次获胜的机会是都督瞿能攻张掖门（一说彰义门，据《方舆纪要》，彰义门即广安门；存疑），几乎要攻下时，因被李景隆所忌，只得停止。
功败垂成。农历十月北平甚是寒冷，于是燕军守城部队夜里汲水浇于城墙上，次日城墙结冰，南军无法攀登。
南军因天寒地冻，战斗力骤降，攻势自此受阻。
建文四年（1402年）六月十三，燕军抵金陵。
徐增寿作内应，事败，被朱允炆亲自诛杀于左顺门。
守卫金川门（位于南京城西北面）的朱橞和李景隆望见朱棣麾盖，开门迎降，是为金川门之变。燕军攻入金陵，江山易主。
靖难之役结束。
战争虽结束，与此相关的历史却在发展。
燕王进京后，宫中起火，建文帝下落不明。有的说建文帝于宫中自焚而死，或云建文帝由地道出亡，落发为僧，云游天下，传说他于正统朝入居宫中，寿年而终。