由于民军放弃了潼关到郏县的广阔地带，陕西官军一路上“势如破竹”，八月上旬占领洛阳，九月八日攻战汝州，民军督尉四天王李养纯投降。李养纯的投降后向官军泄露秘密，给民军带来很大损失，他报告说：民军的老营在唐县，精锐部队在襄城，地方上任职的文武官员屯聚在宝丰。孙传庭根据这个情报采取了有针对性的行动，首先攻破宝丰，斩伪州牧陈可新等，然后挥师唐县，将安置在那里的民军家属斩杀贻尽。九月十四日，官军和民军主力在郏县进行激战，民军战败逃跑，官军紧追不舍，果毅将军谢君友被俘杀，李自成本人也差点被擒。后来民军逃入襄城，官军也尾随而至。面对危局，一些民军将士产生的投降的念头。这时大雨整整下了七天，城外露舍的官军苦不堪言，由于道路泥泞，官军的粮车难以移动，官军的后勤出现问题。官军希望破郏县获取给养，但是郏县早己坐吃山空，破城后只得到一些骡马，很快就被士兵们分食殆尽。这时李自成派大将刘宗敏率一万名骑兵从小路抄到官军后方，切断官军的粮道，为了麻痹官军，李自成用大牌写下战书，约定日期同官军决战，以此牵拌官军。
士兵们有雨淋没饭吃，情绪开始浮燥起来，孙传庭无奈之下，只好决定回师迎粮，他命令河南总兵陈永福留守军营，自己统率嫡系陕西官军分路回师打通粮道。陈永福部下士兵看到陕西官军走了，自己却被留下来忍饥挨饿充当替死鬼，都愤愤不平，也都跟在陕西官军后面撤退（前军移，后军乱），陈永福无法控制局面（永福斩之不能止），官军队伍大乱，民军乘机发起进攻，官军全线崩溃。官军逃到南阳才缓过神来，调头迎战民军，双方展开大战。民军战阵共有五重，第一重是饥民，第二重是步兵，第三重是骑兵，第四重是精锐骑兵，第五重是家属。
官军攻破了民军前三重战阵，与第四重战阵的精骑相持不下，鏖战中，白广恩部火车营招架不住，率先溃败。火车营的溃败引发连锁反应，骑兵也招架不住逃跑，战场形势瞬间发生巨变，由双方互相厮杀变为一方追杀另一方。民军倾巢而出，穷追不舍，一日一夜追杀四百余里，官军死亡四万余人，损失兵器辎重数十万。此役，大明仅有的“一副家当”损失殆尽，成了待宰的羔羊，民军的战略问题也迎刃而解，扩大战果，乘势夺取关中。
郏县战役和松锦大战一样，都是决定明朝命运的战略决战，在这两场战役中，明军并非没有机会，但是由于种种原因，最终归于失败。
潼关失守
崇祯十六年（1643年）五月，朝廷命孙传庭兼督河南、四川军务，随后升为兵部尚书，改称督师，加督山西、湖广、贵州及江南、北军务，兵部侍郎张凤翔“进言孙传庭所有皆天下精兵良将，皇上只有此一付家当，不可轻动”。崇祯帝不从。孙传庭不欲仓促出战，可是在朝廷的催逼下，传庭不得已在八月亲率白广恩、高杰等部10万人出师潼关，同时檄左良玉西上，总兵陈永福、秦翼明分别将河南与四川兵互为犄角。九月，孙传庭在汝州（河南郏县）兵败，李自成一日内追杀四百里地，直撵孟津，明军四万余人战死，损失大量兵器辎重。
十月初，李自成攻克潼关，总兵白广恩、陈永福投降李自成。李自成以十万军围攻孙传庭，孙传庭向渭南撤退，十月初三，孙传庭战死，时年51岁。崇祯却认为他诈死潜逃，没有给予赠荫。
军事成就
陕西军务
孙传庭在主持陕西军务期间，不断扩充自己的军力和粮饷。西安周围原屯积军队2．4万，田地二万余项，后来田地都归属于豪门，兵丁只是虚设在花名册上。孙传庭接管这里后，经过治理，得士卒1．1万，年收税计银14．5万两，米麦1．35万石。
为尽早彻底剿灭农民起义军，明廷采纳了兵部尚书杨嗣昌的“四正六隅”的全面围剿方略（又称“十面埋伏”），并为完成此计划增兵12万，加派军饷银 280万两。但是，孙传庭对此持有异议。他认为：因军兵屡战，多经溃乏受挫之苦，况且连年征战，民力疲竭，此举未必能收到预期效果。由于孙传庭料知他的计划不会被采纳，便着手清点私产，得银两4．8万，并招兵买马，自办围剿所需的人力及资财。当明廷汇集各处上报的招兵募马的数额时，唯独孙传庭的奏疏未送到。素与孙传庭有隙的杨嗣昌于是乘机发难，抱怨朝廷的军法在陕西竟行不通。孙传庭对此上疏申辩道：“使臣如他抚，籍郡县民兵之上，遂谓及额，则臣先所报屯兵已及额矣。况更有募练马步军，数目逾万，何当不遵部议。至百日之期，商、洛之讯守，臣皆不敢委。然使贼入商、洛，而臣不能御，则治臣罪。若臣扼商、洛，而逾期不能灭贼，误则事者必非臣。”
围剿流寇
高迎祥进入陕西以后，卢象升部官军齐集河南西部，堵住了高迎祥东出中原的路子，形成关门打狗之势，消灭高迎祥的任务就落到了陕西官军的头上，具体来说是落到了陕西新任巡抚孙传庭的头上。
高迎祥进入陕南后，洪承畴与孙传庭进行了工作分工，洪承畴重点对付陕北一带的李自成等部，孙传庭则重点对付高迎祥。高迎祥部退入陕南山区之后，在荒山野岭无处觅食，人饥马乏。为摆脱困境，他决定走小路进攻西安，给官军来一个突然袭击。孙传庭对此早有预料，在闯王必经之路周至县黑水峪设置伏兵，准备以逸击劳。
崇祯九年七月中旬，高迎祥部果然出现在周至黑水峪，进入了孙传庭的包围圈，双方展开了四天的激战，此时天降大雨，高迎祥部已经连续多日断粮，人马处于半饥饿状态，在大战中渐渐招架不住，官军的包围圈越来越小。关键时刻，高迎祥部下乾公鸡张二、一斗谷黄龙叛变。混乱中，叛徒将高迎祥的部卒和坐骑拉走，高迎祥被官军包围无法脱身，只好脱下盔甲藏到草丛里，官军搜山将其活捉。
俘杀高迎祥之后，孙传庭又乘胜在渭南和咸阳北原打了两个大胜仗，一时声誉鹊起，威名甚至盖过了总督洪承畴。高迎祥的败亡对农民军起到了震摄的作用，两位著名的首领张妙手（张文耀）、蝎子块（拓养坤）向明朝投降。不久蝎子块复叛，被孙传庭安插的武大定杀死。高迎祥是民军中实力最强的，蝎子块则是农民军中人数最多的，这两人都死于孙传庭之手，这对农民军是一个沉重的打击。
孙传庭折衷了兵部“堵截正面，固守商洛”的议定，派重兵扼守商洛一带的战略要地。当大天王率领的民军进袭庆阳、宝鸡时，孙传庭迅速回师在合水将其击败。崇祯十一年（1638年）初，此时，只有河南民军对明廷仍具威胁。罗汝才、马进忠、贺一龙、左金王等十三部（即“革左五营”）联营广达数十里，待机进逼潼关。面对这一形势，孙传庭认为民军主力都在河南，于是率部而东，在阌乡（今河南灵宝县西北）、灵宝的山地间大败十三家兵马，民军窘境日甚，不得已向熊文灿请求受降。但自以“主剿”著称的孙传庭未采纳熊文灿的劝阻，执意要进攻民军，最终接到杨嗣昌的手书才停止进攻。民军虽受诏归降，但并未解除武装，而是移兵易阵，伺机进袭商洛一带。孙传庭令部将王文清等率部数战民军，民军余部波迫转移内乡、淅川。
人物评价
总评
孙传庭自万历四十七年（1619年）中进士至崇祯十六年（1643年）兵败身亡的25年间，他由永城知县，逐步升至兵部尚书，统领七省军务，先后参与并主持了数十次对明末民军的镇压活动，深得明廷赏识。不论是在“四正六隅”的联合围剿中，还是在“汛守要隘”的单独行动中，他都以其独有的狡黠、多谋、果断，使农民起义军多次处境艰险，成为明廷手中一张不可多得的王牌。 故此，《明史》有“传庭死而明亡矣”的说法。
史书评价
《明史》评价
历代评价
吴伟业《雁门尚书行》
主要著作
孙传庭著有《白谷集》六卷，《鉴劳录》一卷，均《四库总目》并行于世。
