十一月二十日，李自成亲率大军，赶至榆林城下，从东、南两面包围了榆林城。
李自成着人向城内#射出箭书，告诉城内的守将，榆林一座孤城，根本无法防守，为免伤亡，应该及早归降。
都任召集王家录、惠显、刘廷杰、尤世威等人商讨对策。
尤世威是大家推选出来的守城主将，自然主战，但却没有守城之法，只能干着急。
刘廷杰大声道:“西安虽破，然三边犹在，榆林向为天下劲兵，如能招募死士，一战夺其气，然后约宁夏、固原三师并进，贼可平也！”
众人都没有更好办法，只能听从刘廷杰的建议，歃血为盟，再次表达了誓死守城的决心，各出私财协助刘廷杰募兵。
李自成见城内的守军不肯归降，便着李绩分兵攻城。
攻城没有进展，但李自成先后收到虎骑兵高立功部、第三营秦大年部传来的讯息。
虎骑兵拿下了宁夏镇，宁夏总兵官抚民投降，庆王朱倬纮、龙祥郡王朱倬㳮、潭水郡王朱倬㺹死于乱兵，新设的宁夏府，王永祚已经接任知府，崔文荣为城防兵游击将军；
第三营拿下了包括固原军镇在内的整个平凉府，固原镇总兵官马爌、副将郭天吉、平凉总兵白广恩、河南总兵陈永福、监纪同知蓝台投降，韩王朱亶塉等被杀。
平凉知府简仁瑞留任，正在安抚当地的百姓。
李自成看着这两份讯息，不觉哑然失笑，随同孙传庭东出潼关的六位总兵、副总兵中，牛成虎、王定下落不明，白广恩、陈永福、官抚民已经归降，只有高杰逃亡山西，除非投靠天命军的，陕西再无他们的立锥之地！
同样的杀了宗室，秦大年来讯说，“韩王朱亶塉等被杀”，而高一功则完全推卸了自己的责任：庆王朱倬纮、龙祥郡王朱倬㳮、潭水郡王朱倬㺹死于乱兵！
这个高一功，实在有意思，如果不是战争期间，真想去宁夏府看看。
不过，宁夏、平凉两府的建立，距离天命军占据整个陕西，又是向前迈进了一大步，现在只差榆林府和独立营正在攻打的庆阳府了。
有李信在，庆阳府不用担心，倒是这个榆林府，该给城内下一味猛药了，宁夏、固原两镇都已投降，榆林孤城还能独立坚守吗？
李自成将宁夏、固原已失的讯息，着人传至城内，并且下了最后通牒：如果两日内不降，天命军将在榆林屠城，城内所有文武官员及家眷，将全部屠杀！
接下来的两日，第四营并没有闲着，而是向城内发起了更为猛烈的进攻，四十门山地炮，向城内倾泻#了上千枚开花弹。
二十三日下午，在通牒时间生效的最后阶段，参将马鸣节打开了南门，榆林陷落。
城内大量文武官员被俘：右布政使都任，关南兵备佥事王家录、副将惠显，参将刘廷杰，游击傅德、潘国臣、李国奇、晏维新、陈二典、刘芳馨、文侯国，都司郭遇吉，中军杨正韡、柳永年、马应举，旗鼓文经国，守备尤勉、惠渐、贺大雷、杨以伟，指挥李文焜、文灿、黄廷政，千户贺世魁、黄廷用，百户黄廷弼等。
参与守城的诸生陈义昌、沈浚、沈演、白拱极、白含章、张连元、连捷、李可柱、胡一奎、李阴祥等，也被天命军俘获。
李自成入城后，发现两个十分奇怪的现象：
其一是城内有大量已经致仕的文武官员，武将特别多：左都督尤世威，总兵王世钦、侯世禄、侯拱极、王学书，副将常怀、李登龙，定边副总兵张发，参将马鸣节，游击孙贵、尤养鲲，守备白慎衡、李宗叙，户部主事张云鹗，知州彭卿、柳芳等。
其二是官多兵少，除了临时招募的青壮，城内的守军不足千人，但城内的文官武将，却超过百人，官兵比列严重不协调。
李自成多方打听，估计是延绥军镇的百姓，民风一向彪悍，所以出现了大量的武将，既然如此，何不在当地招募一批士兵？
此时李信已经拿下了整个庆阳府，以右参议段复兴为庆阳知府，推官靳圣居为法院院长，安化知县袁继登庆阳府税务厅长，初步建立地方官府。
他将建立榆林府的事，完全交给牛金星和李琬，自己亲自去挑选士兵。
在募兵的过程中，李自成发现，榆林府实在是军镇，人口并不多，青壮倒是踊跃报名参军，但李自成只招募了一个团的士兵，以刘廷杰为团长，领游击将军衔，这个团的士兵，暂时不属于任何营，根据将来的情形再说。
此外，榆林毕竟靠近边墙，需要防范鄂尔多斯高原的游牧游牧骑兵，李自成又招募的一个团的边军，以侯拱极为团长，直属于榆林府。
牛金星与李琬做了大量的工作，才说服右布政使都任出任第一任榆林知府，关南兵备佥事王家录出任法院院长，诸生陈义昌为监察院长。
尤世威以前是左都督，在榆林府地位最高，参将马鸣节主动打开城门，接应天命军入城，是最大的功臣，两人分别担任榆林府总兵与副总兵，负责预备役士兵的操训，其余文武，根据自愿原则，可以不出仕，也可以选择随天命军南下。
在榆林府耽搁了数日，等到府城周围的土地重新分发得差不多了，李自成方才起兵返回西安，原先留在米脂县的亲兵团，自行沿着官道南下。
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