此时在广西桂林的孔有德部与湖广清军主力相距甚远，所部其实已经是孤悬广西。
然而，孔有德自认为了不起，除了在五月二十七日派部将孙龙、李养性防守全州以外，并没有把镇守南宁、柳州、梧州等地的驻军收缩至桂林防线，继续分兵把守全境，一心做他的广西王。
六月，李定国从武冈和新宁出兵南下，准备夺取广西的门户全州，消灭桂林府的孔有德。
他兵分三路，由冯双礼率左路攻取全州，张胜率右路攻严关(广西兴安县严关乡)，自己亲率一路攻桂林外围据点，然后三路合攻桂林。
左路冯双礼出奇制胜，很快攻克全州，守将孙龙、李养性被击毙
李定国当机立断，命令部队勿入全州休整，直接与自己合兵推进，直逼严关。
这个决策为取得桂林大捷打下了基础。
孔有德接到全州失守后大惊，第二天亲自带领桂林城内的留守精锐前往兴安县严关，企图扼险拒守，却根本不是李定国的对手；
一天不到，傍晚时就只有孔有德一人领少数亲兵狼狈逃回桂林，随即下令紧闭城门。
六月三十日午后，李定国乘胜进抵桂林城郊。
孔有德见李定国军威甚壮，知道仅凭身边有限兵力难以守住桂林，
便于七月初二飞书传令镇守南宁的提督线国安、镇守梧州一带的左翼总兵马雄、镇守柳州一带的右翼总兵全节放弃地方，领兵回援桂林。
然而这个时候已经没有机会了。
当天下午，李定国大军将桂林城围得水泄不通。
明朝降将王允成当时正在孔有德麾下，他过去同马进忠关系良好，人称“王、马”。
马进忠从湖南入贵州后，投奔了大西军，正跟随李定国参加桂林战役，在城下喊话要王允成反正。
王允成不敢答应，报告了孔有德。
孔有德自知城中兵力单薄，必破无疑，考虑再三，对王允成说：“你暂且应付一下，看他们是什么条件。”
王允成登上城头，同城下马进忠接洽归顺事宜。
当时的孔有德实际上有投降的想法，可是因为受一些部将的挟制错过了时机。
初四中午，大西军登云梯攻破武胜门，一拥而进，
孔有德额头已中一箭，他自知走投无路。
怅然失色，悲叹道：“已矣！”
他只得在定南王府（即靖江王府）内自杀，死前命随从将其所居的后殿以及一路掠得的珍宝付之一炬。
其正妻白氏自缢前把儿子孔庭训托付给亲兵白云龙，嘱咐道：“苟得免，度为沙弥。勿效乃父作贼一生，下场有今日耳。”
这句话的意思是：如果你能够侥幸免遇难，也应该出家当和尚，不要效仿你父亲一生作贼，最终落得今天的下场。
可第三天孔庭训就被大西军查获，七年后由李定国下令处斩；
只有他的妹妹孔四贞趁乱逃出。
桂林城里的明朝降臣原庆国公陈邦傅、其子文水伯陈曾禹、清广西巡按王荃可、署布政使张星光都被活捉。
这些人都被押往贵州，陈邦傅父子后来被孙可望剥皮充草。
孔有德自从崇祯六年（1633年）自请剃发归顺皇太极，从山海关一路杀到广西，其间多次大败明军，最终竟被年仅三十岁的李定国逼得无路可走。
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