十月初四，燕军回到北平。自四月出师以来，燕军在白沟河力克强敌，且一路乘胜直下德州。此次虽受挫于济南，但从总体上看还是有了进展。朱棣下令整顿兵马，升赏有功将士：都督佥事陈亨升后军都督府都督同知；指挥同知张信，房宽升北平都司都指挥佥事；都指挥佥事张玉、丘福、朱能、徐忠、李彬、陈文、谭渊、何寿、郑亨、朱荣、李浚、陈旭、孟善、景福、端亮、李远、张安、刘才、徐理、沈旺、张远、徐祥、赵彝、徐亮俱升为北平都司都指挥同知；济南卫指挥陆荣、济阳卫指挥使纪清、燕山中护卫指挥使火真，指挥佥事王友、王总俱升北平都指挥佥事；都督佥事顾成升后军都督府都督同知；其余将士各升一级。
朱棣还遣官祭祀阵亡将士及死于战阵的官军，并派北平知府唐靖祭雄县山川及白沟河之神。
这时，官军仍在北进。平安率军抵达定州，败燕兵于铧山。燕将陈亨重受创，被抬回了北平，不久死去。官军气势正盛。朱棣不愿坐以待毙，他决定以攻为守，率师南进。然而，朱棣并不明言南下，只说去攻打辽东，这南下出击的计划只有他一人知道。
大军离开北平东行。这一天正是十月十六日。时值初冬，干爽的寒气弥漫大地。一阵北风吹过，抚动枯草，卷起落叶。那树上残留的最后一批树叶，也不情愿地告别树枝，随风飘零。田地里的庄稼早已收割完毕，裸露的地面上留着一排一排的庄稼的茬头。只是偶尔还有一些没有玉米的玉米杆，掐掉穗头的高粱，还寂寞地站在那里。运河的水一碧见底，在晴空朗日下闪着白光。水缓缓地流着，有点懒散。它显得无所事事。自从元顺帝北遁后，运河上便不见了当年帆樯如林、漕船结队的景象。但洪武几十年之间，为了支持北边的军饷，仍须调运大量漕粮。如今南北开战，交通阻断，运河也失去了它昔日的光彩。
东进的燕军也像运河流水一样打不起精神，将士们都不乐有此辽东之行。他们弄不清为什么在官军北上时要离城远征，他们担心会失掉北平。大军行至通州，张玉、朱能不免发问：“今密迩贼境，出师远征，况辽北蚤寒，士卒难堪，此行恐非利也。”朱棣闻听此语，不禁一笑。这时他不能不向这两位近臣解释此行的目的。他说：“今贼将吴杰、平安守定州，盛庸守德州，徐凯、陶铭筑沧州，欲为犄角之势。德州城壁坚牢，贼众所聚；定州修筑以完，城守粗备，沧州土城，伐圯日久，天寒地冻，雨雪泥淖，修之未易便茸。我乘其未备，出其不意，假道以攻之，贼有土崩之势。今佯言往征辽东不为南伐之意，以怠其心。因其懈怠，偃旗卷甲，由间道直捣城下，破之必矣。夫今不取，他日城守完备，难于为力。且机事贵密，故难与议，惟尔知之。”张玉、朱能闻言，如茅塞顿开，他们既深感朱棣的莫测高深，又羞于自己的愚钝，慌忙叩头称善。
师过夏店，朱棣密令都指挥陈旭、徐理等驾船先往直沽，造浮桥以济师。大军旋即回通州，循河面南。
诸将对大军反折南下，迷惑不解。行伍中不免议论纷纷，而朱棣仍不愿明言，他编造了这样一套神话。他说，夜间他见到天上有白气两道，自东北指向西南。根据占书，“执本者胜”，如今只利于南伐而不利于东征。天象既然如此显示，那是不能违背的。朱棣指天划地顺口道来，就好像是真的得了天命，诸将士谁敢不信。
而朱棣此行，确收到了声东击西之效。驻守沧州的徐凯等早就谍知朱棣率军东征去了。他们为加强防备，派军士四出伐木，昼夜督工修筑城垣，根本未料到燕军会折道南下。燕军越过直沽，避开官军设防的青县、长芦、走砖垛儿、灶儿坡，直指沧州城下。燕军二更起程，一昼夜行三百里竟不为官军所觉。第二天黎明，燕军行至盐仓，与官军的数百哨骑相遇，尽行斩杀。燕军奄至城下。徐凯并不知晓，仍督军士筑城如故，及至发觉燕军已兵临城下才部署军士仓皇应战，许多士兵甚至来不及披甲执兵。张玉率壮士从东北攀薄登城，并派军截断官军退路。经过一场激烈肉搏，沧州城很快便被攻克了，主帅都督徐凯、程暹，都指挥俞琪、赵浒、胡原、李英、张杰等均被擒获。官军万余人被斩首。战马九千尽为燕军所得。数千人做为俘虏。一场夺城之战就这样结束了。
朱棣下令遣散战俘，日暮犹有三千人待遣，这些人竟在夜间全部被谭渊所坑杀。谭渊的暴行，遭到朱棣的训斥。谭渊辩解说：“此皆各处精选壮士，今放回，明当复来杀。我尽力以获之，复纵归，以资敌，为害不已，故臣计不如坑之。”而朱棣仅数其不仁而已。
朱棣将直沽的船只调往长芦装载，所得辎重、器械及降将顺流而北运回北平，同时亲自率师继续南征。朱棣担心驻守德州的官军可能出来邀截，便挥师从长卢渡河，循河而南，经过景州，来到德州城下。朱棣派人到城下招盛庸来战，盛庸坚守不出。燕军大队过后，朱棣自将数十骑殿后，城中官军侦知，派出数百骑兵前来袭击，朱棣回兵败敌，生擒千户苏瓛，斩杀百余人，其余皆降。
十一月十二日，燕军进驻临清，两天后移军馆陶，遣轻骑哨至大名，尽得官军粮船，取粮焚舟。朱棣的目的在于切断南北饷道，并诱其出战。燕军继从馆陶渡河，先后到冠县、莘县、东阿、东平、汶上，并派出游骑到了济宁。
燕军从抓到的盛庸军中的两个运粮百户口中得知，盛庸军已离开德州进驻东昌，其先锋孙霖带兵五千在滑口扎营。滑口在山东平阴县西南三十里，是南北大路上的一个军事要地，从来为兵家所必争。朱棣命都指挥朱荣、刘江、内官狗儿率精骑三千余，袭破其营，斩杀数千人，获马三千匹，生擒都指挥唐礼等四人，孙霖仅以身免。十二月二十五日，燕军继进东昌，与盛庸军主力相遇。
盛庸与铁铉闻燕军将至，杀羊宰牛宴犒将士，且誓师励众，简阅精锐，背城而镇，布列火器，毒驽以待敌军。数月前，官军有济南、德州之胜，目前，虽滑口小败而士气犹盛。燕军此次南下，夺沧州、袭滑口，士气也正值高涨，如此必有一番激战。
朱棣甚为得意，他认为此次盛庸由济南南下，是由于粮道被切断从而缺饷所致，而所驻的东昌又素无积蓄，因而庸军将决一死战。破庸军只能以计。庸欲速战，燕则不战，庸欲不战，燕则扰之。他决定自领精骑绕出敌后，选择弱点，从而击之。若袭击一旦得手，大军便鼓噪前进，造成庸军腹背受敌之势，必可得胜。若袭击不便下手，也要骚扰其营以骇其心。
而庸军则想以逸待劳，控制形势，持重而不欲战。朱棣于是亲率精骑冲击庸军之左翼，庸军不为动，再绕出敌阵，冲击其中军。庸军开阵故纵其入，迅即将其团团围住。再说燕军大队人马见主帅出阵，士气风发，个个跃踊，都说见敌不杀更复何待！他们不等朱棣袭击敌后便纷纷冲上敌阵。而庸军中火器齐发，燕军尽为所伤，不得不败下阵来。这时平安又率军赶到，与庸军相合，麾兵大战，燕王陷入重围而不得出。朱能、周长率番骑奋击东北角，盛庸等撤西南之兵前往抵御，燕王之围稍解，朱能冲入敌阵，奋力死战掩护燕王突围。大将张玉不知朱棣已经突围，拨马冲入敌阵解救燕王，连连击杀数十人，终于被创而殁。盛庸乘势猛攻，擒斩万余人，燕军大败。
时天已大黑，张玉战殁，主力败北，朱棣竟然不知，犹力战不已。待抓到两个敌兵，才得知燕军步军已退。朱棣也仓皇退兵。
第二天，两军又战，兵败如山倒，燕军再大败。败退的燕军便向北撤去，散乱的军伍辎重迤逦数十里之遥，烟尘滚滚，旌旗披靡。朱棣以百余骑殿后，官军步步紧逼。朱棣按辔搭弓，射其先锋，且战且退。及至高煦领华聚等来援，击退官军，朱棣方得逃脱。燕军西北上馆陶，亟回北平。这时，盛庸已将军情驰报真定，吴杰、平安遣官军四出邀劫溃退的燕军。战争是残酷的，燕兵为官军所获，往往有被披面、决目、刳心、剖腹者，就在一个多月前，燕军夺了沧州城，不是在一夜之间就坑杀了三千官军吗？弱肉强食，夫复何言！
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