吳三桂鎮守山海關時兵馬大約5萬人，而且是關寧鐵騎，明朝最精銳的部隊。他原本在寧遠只有不到4萬人馬，後來去到山海關把原來守護關的1萬多人馬吞併了。最後共計約5萬兵馬。

明朝自從松錦大戰失敗後，以吳三桂、白廣恩和李輔明三位總兵收拾遼東殘局，從而形成以吳三桂為首的新的遼東軍事體系。吳三桂堅守寧遠，其部成為明朝拱衛遼東的主要軍事力量。1643年4月，清軍劫掠一番後，在阿巴泰率領下北歸，途徑京畿。當時，明廷派大學士領兵於螺山阻截清軍，明軍不敢戰。只有風塵僕僕由寧遠趕赴京師勤王的吳三桂，與山海關總兵馬科及唐通等人率軍與清軍交鋒，且獲小勝。當時，局勢紛亂如麻，能有這種小勝很不錯了，舉朝都矚目吳三桂。5月15日，崇禎帝特宴吳三桂等人於武英殿。此時，吳三桂威名遠揚，朝野視之為國之幹臣。

1643年8月，皇太極剛去世，吳三桂密奏崇禎要派人去清廷探聽虛實。崇禎聞訊非常興奮，10月指示吳三桂趁清朝內部不穩，離間他們，便宜行事。但事態的發展出乎崇禎意料之外，清朝新立了年僅6歲的福臨為新皇帝，並且由多爾袞和濟爾哈朗攝政。

同年9月，鄭親王濟爾哈朗率軍直奔關外諸城，繞開了寧遠城，殺死殺傷明軍無數。接連的勝利，使清軍士氣大振，轉而圍攻寧遠，卻在寧遠城下遭遇到吳三桂的猛烈抵抗，未能得手。這次寧遠之戰，清朝的官方史書不見記載，或許是為了掩飾敗局吧。

清軍以雷霆之勢一舉攻克三城，終於形成關外四城僅剩一城的局面，寧遠成了關外孤城。1644年初，李自成統率百萬大軍自西安出發，以破竹之勢，東渡黃河，分兩路向北京進軍。據記載，明朝在關外的精兵良將已失，吳三桂手下的3萬多關寧鐵騎成了最後一張王牌。現在，李自成的大軍逼近北京，朝廷終於下了決心，抽調關寧兵勤王。3月初，崇禎下旨封吳三桂為平西伯，令其入關勤王。

此時，平西伯這個頭銜，給吳三桂的感覺不是快感，而是災難。他猶豫不決，如果率部入關，無異於送死，不去又是抗旨。最終，吳三桂還是決定緩緩撤兵入關，棄地不棄人。從寧遠到山海關，總共只有200裡的路程，走了5天左右，吳三桂到達山海關已經是3月16，比聖旨約定的日期約過了10天。

3月19日，當吳三桂還在勤王路上散步慢走時，李自成的大順軍已經一舉攻佔北京，崇禎吊死於煤山，明朝滅亡了。以前，明朝把攻防的重點放在關外，山海關不設重兵防守，只有1萬多人。吳三桂得知北京陷落、帝后殉難的訊息後，調頭返回山海關，與原有的衛戍兵合併一處，總兵力約5萬人，成了明清之際的一支重要力量。

總之，吳三桂鎮守山海關是總兵力約5萬人，當時明朝已經滅亡，局勢把他推到了歷史舞臺中央。