为图朱棣，朱允炆令张昺为北平布政使，谢贵、张信掌北平都指挥使司，以谢贵控制北平(今北京)，另以都督宋忠、徐凯、耿瓛屯兵开平、临清、山海关一带，并调检燕府护卫军士，加强防燕措施。

建文元年六月，齐泰将燕使邓庸下狱审讯，具得朱棣将举兵反状，乃发兵逮燕府官属，并密敕张信逮捕朱棣。张信为朱棣旧部，此时遂降朱棣，朱棣随即为备。七月，朱棣以计擒杀张昺、谢贵(装疯以麻痹二人)，并命燕府护卫指挥张玉、朱能率兵乘夜攻夺北平九门，遂据北平。后以尊祖训、诛“奸臣”齐泰、黄子澄，为国“靖难”为名，誓师出征。

九月，朝廷升铉为山东布政使，改命盛庸代李景隆。十二月，盛庸率师与燕军会战于东昌(今山东聊城)，燕师大败，主将张玉战死。建文帝于三年复齐、黄职。二月，燕师再度南下。三月，败盛庸于滹沱河，再败吴杰等于藁城。朱允炆以放逐齐、黄为名，使其外出募师勤王。当时，朱棣虽多胜，但损失颇重，而朝廷军源颇广，燕军于河北、山东一带所攻下的城邑，兵回后又为朝廷兵所据。

同年底，有内臣自京师告密，朱棣知南京空虚可图，决计改变战略，于四年正月率师南下。四月，连破何福、平安师，五月克泗州、扬州。建文帝遣庆成郡主至燕师，乞割地求和，燕王不许。六月，江防都督陈瑄以舟师降燕，燕师渡江，下镇江，直逼南京。谷王朱橞与李景隆开金川门降，南京城陷，宫中火起，朱允炆不知所终。

朱棣攻下南京后，在拒绝了他的支持者们反复几天的劝进之后，于1402年7月17日即皇帝位，但不是继承朱允炆的帝位，而是继承明太祖朱元璋的帝位(废除建文年号，建文四年改称洪武三十五年)。下令大力搜索齐泰、黄子澄等建文朝臣五十余人，朱棣还令尽复建文所改的一切太祖皇帝制定的成法和官制，以表明其起兵目的在于恢复祖训。

靖难之役是明初围绕皇权斗争日趋激化的必然结果，朱棣以强藩起兵夺取皇位后，北方不再有强藩存在。为了稳定北疆，朱棣先后五次远征蒙古。永乐二十二年(1424年)，朱棣死于北征回师途中的榆木川(今内蒙古乌珠穆沁)，葬于长陵，庙号太宗，明世宗嘉靖时改为明成祖。谥号启天弘道高明肇运圣武神功纯仁至孝文皇帝，简称文皇帝。