尤世威毁其招降牌，斩杀使者，表达了拼死的决心。李自成大怒。十五日，命令大军发起进攻。榆林城三面傍山，一面临河，城北有五处护城墩栅，可相互声援，从这里进攻难度很大，东、南两面山阜参差，有祠、庙、林木好隐蔽，尤其是海潮寺，逼临城下，可从寺中挖地道穿城。李过指挥士兵奋勇环攻，炮火猛烈。城上发射强弩、巨炮，几次开城出战，杀死杀伤农民军多人。攻守持续十三个日日夜夜，矢石、炮火从无片刻停息，攻者勇敢，守者顽强。二十七日，农民军用洞车四面穴城，用火药炸城，将城东南城墙炸塌数十丈，城内起火，农民军蜂拥而入。巷战从中午到傍晚，各自矢尽刀折，尸体堆积塞道，鲜血流满通衢。农民军夺取榆林，都任举家自缢而死。据载在榆林战死的大将总兵有尤世威、侯世禄、侯恭极、王学书、王世钦、王世国、王世臣、李昌龄，裨将和副将有尤翟文、常怀德、李登龙、张发、杨明、游击孙贵、龙养昆等。另有守将游击傅德等十人。城中妇女、儿童尽死于兵火中，无一人存留。榆林攻取后，李自成命王良智、周士奇、张宏柞镇守榆林，命高一功镇守绥德。开始调集兵力增援宁夏。

李自成在攻打榆林的同时，派兵前往宁夏。十六日，包围了宁夏，总兵官抚民率领镇中军民抗拒。农民军组织了三次进攻，都未能成功，士兵有数千人伤亡。由于李自成正在集中兵力攻打榆林，只好作罢。二十七日，榆林告陷，使李自成得以重新部署，增派兵力前往宁夏。并且发表檄文，克期攻城。檄文传至城内，巡抚李虞夔和庆王朱倬傕束手无策。他们在庆王府磋商，最后决定向农民军投降。官抚民看到大顺军大队人马前来，也投降了农民军。李自成命监军道陈之龙为宁夏节度使，以投降总兵牛成虎镇守该地。

庆阳的攻取是在刘宗敏直接指挥下进行的。刘宗敏率军5万，围城数匝。兵备副使段复兴依靠城墙坚固率兵固守，并将城内妇女也动员起来参加守城。战斗非常激烈。农民军先攻打西城，越三日，不克，改攻南城，后二日，又不克，后自西城转移至北城，最后移至东城。农民军伤亡3万人，积尸几乎填平城壕。侦知守卫在这里的是城中妇女，力量薄弱，就以此为突破口，组织农民军穴城数十道，破城而入。兵备副使段复兴、知府董琬、乡绅太常寺少卿麻禧等同日被杀。韩王朱亶塉被俘。