书谢升与孙传庭不和，为了将孙传庭调走，便举荐孙传庭来接任陕西巡抚，担当剿灭农民军的重任，当即得到崇祯帝批准，但孙传庭也有意出任此职。崇祯帝在便殿召见孙传庭，孙传庭请求提供充足军饷，但崇祯帝表示“措兵难，措饷更难”，答应给他六万两饷银，但以后由他自筹。孙传庭入秦履职，期间募得三千劲旅，积极整顿陕西军政，重振明军的战斗力，履任不到一个月就派副将罗尚文斩杀了据守商洛一带的农民军首领整齐王张显。
当时，明军的主要对手是“闯王”高迎祥，由卢象升负责镇压，将高迎祥围困在郧阳山区。高迎祥欲经子午谷进攻西安，孙传庭便和陕西三边总督洪承畴率军堵截于子午谷之黑水峪，以逸待劳。高迎祥率部从盩厔黑水峪进至仙游寺，与孙传庭交战，此后孙传庭“四日三捷”，最终俘获高迎祥。
孙传庭联名洪承畴传捷京师，崇祯帝大喜过望，降旨褒奖。孙传庭遵旨将高迎祥押解京师，凌迟处死，农民军最强的一支就此瓦解。高迎祥被俘后，孙传庭招抚了农民军领袖‘蝎子块’拓养坤、‘妙手’张文耀等，击破‘过天星’张天琳、‘混十万’马进忠、‘大天王’高见等，基本确保了关中地区的安全。孙传庭由此崭露头角，声名鹊起，几乎超过了他的上司洪承畴。
此后，孙传庭一面清屯练兵，一面围剿农民军，洪承畴负责围剿西面的‘闯将’李自成等，而孙传庭则负责围剿东面的‘混天星’郭汝磐、‘过天星’张天琳等。孙传庭先后于合水、澄城、庆阳等地连败六队、过天星、混天星、大天王等，而后三部义军在屡败后，都陆续归降。洪承畴也在与李自成的战争中连续获胜，李自成本想东出与过天星等部会合，然而他们都投降孙传庭，他顿时势孤失援，洪承畴趁机在潼关南原将其主力歼灭殆尽，李自成仅率十八骑突围。加上此时张献忠、罗汝才也投降了明廷，农民军一时归于沉寂。此时清军第五次入塞，洪承畴、孙传庭奉命赴京勤王，不仅给了李自成以喘息之机，也改变了孙传庭的命运。
多尔衮、岳托率清兵分路从墙子岭、青山关入塞侵扰，京师戒严。崇祯帝先命丁父忧的卢象升夺情起复，总督各路兵马抗清，又命洪承畴、孙传庭赴京勤王。洪、孙率五万秦军离开陕西，经山西入京，行军过程中上疏主张对于清军不可轻战、严加防守、伺机反击。
当孙传庭行过徐沟时，因清军南下真定、保定，兵部便急令孙传庭赴援，孙传庭随即勒兵改走井陉，至十九日晚抵达，立刻攻击围城清军，迫其退去。次日，清兵又围城南