朱棣上了大当，险些送命。他下令合兵围攻济南。铁铉令守城将士大骂燕贼叛国。朱棣大怒，以炮击城。城将破时，只见城上悬出高皇帝朱元璋的神牌，燕兵不敢再发炮。朱棣起兵，虽口称“靖难”，实为夺位，貌似气壮，心实有亏。他相信武力，但也不能摆脱仍相信冥冥之中有神的主宰。如果高皇帝的神牌也敢轰击，那就使他的口称祖训露了陷，从而失去民心。即使神不怪罪，也难以堵天下人之口。同时，铁铉还召精兵壮士出其不意地袭击燕军，燕军防不胜防，往往战败。朱棣愤甚，计无所出。道衍和尚，作为朱棣的主要谋士，随时都注视着前线的战局。他见到燕军将士疲惫，斗志消磨，觉得再打下去已经无益，不如休整以后再战，于是劝朱棣撤兵，他说：“师老矣，请暂还北平以图后举。”这时，都督平安将兵二十万，北上河间单家桥，意在袭击御河(即运河)切断燕军的饷道。又选善水士兵五千人渡河，进攻德州。 燕王不得已而撤军。铁铉、盛庸乘势进击，光复德州。燕守将陈旭弃城而逃，官军军威大振。
兵困东昌
在德州激战的时候，朝廷并未能拿出有效的办法遏止燕军。他们再次把燕军退兵的希望放在战场之外。建文帝采纳了齐泰、黄子澄的建议，派遣尚宝丞李得北上，下诏赦免燕王之罪，劝其罢兵，借以缓和燕军的攻势。燕军其时锋芒正锐，自然拒绝了朝廷的劝说。李得未能完成使命，回到朝中反倒把燕王的道理说了一通。建文帝颇为不满，将其投入监狱。
济南解围德州光复的稍息传到南京，朝廷上下一片欢欣。建文帝下令擢升铁铉为兵部尚书。
燕王撤军北还，战场的形势大为改观。朝廷打算乘胜北进。九月，建文帝下诏，命大将军盛庸总率官军北伐，副将军吴杰进兵定州，都督徐凯等屯兵沧州，相互为犄角。
燕军撤退，使在五个月的固守中疲惫不堪的济南军民，摆脱了体力与精神上的重负。他们的坚韧不拔得到了报尝，强敌在城下败北。九月的大明湖水格外澄清。山东布政使特进兵部尚书铁铉在天心水面亭设宴向阖城军民犒问辛苦，用胜利的事实进一步激发忠义之心。
在铁铉坚守济南的时候，有位宋参军曾被署为赞画军务。凡守城之计，铁铉都与之商议而定。如今燕军撤退，他再为铁铉指说天下大势。他说：“济南，天下之中。北兵南来，其留守者类老弱。且永平、保定虽叛，诸郡坚守者实多。郭布政(指郭贤)辈书生，公能出奇兵，陆行抵真定，南朝诸将溃逸者稍稍收合，不数日可至北平。其间豪杰有闻义而起者，公便宜部署，号召招徕之，北平可破也。北兵回顾家室，必散归。徐沛间素称骁勇，公檄诸守臣，倡义集勇，候北兵归，合南兵征进者昼夜蹑之。公馆榖北平，休养士马，迎其至，击之。彼腹背受敌，大难旦夕平耳。” 宋参军的谋划，未尝不是一条迅速破敌之计，果依计而行，也许朱棣会死无葬身之地了。但是，铁铉并未能接纳宋参军的建议。他选择了一条更为稳妥的办法。当然，他也有他的理由。他认为“军饷尽于德州，城守五月，士卒固甚。而南将皆孥材，无足恃，莫若固守济南，帝率北兵，使江、淮有备。北兵不能越淮，归必道济，吾邀而击之，以逸待劳，全胜计也” 。然而两年之后，朱棣竟然舍弃山东而迳渡淮临江，此计遂为失算。
十月初四，燕军回到北平。自四月出师以来，燕军在白沟河力克强敌，且一路乘胜直下德州。此次虽受挫于济南，但从总体上看还是有了进展。朱棣下令整顿兵马，升赏有功将士：都督佥事陈亨升后军都督府都督同知；指挥同知张信，房宽升北平都司都指挥佥事；都指挥佥事张玉、丘福、朱能、徐忠、李彬、陈文、谭渊、何寿、郑亨、朱荣、李浚、陈旭、孟善、景福、端亮、李远、张安、刘才、徐理、沈旺、张远、徐祥、赵彝、徐亮俱升为北平都司都指挥同知；济南卫指挥陆荣、济阳卫指挥使纪清、燕山中护卫指挥使火真，指挥佥事王友、王总俱升北平都指挥佥事；都督佥事顾成升后军都督府都督同知；其余将士各升一级。
朱棣还遣官祭祀阵亡将士及死于战阵的官军，并派北平知府唐靖祭雄县山川及白沟河之神。
这时，官军仍在北进。平安率军抵达定州，败燕兵于铧山。燕将陈亨重受创，被抬回了北平，不久死去。官军气势正盛。朱棣不愿坐以待毙，他决定以攻为守，率师南进。然而，朱棣并不明言南下，只说去攻打辽东，这南下出击的计划只有他一人知道。
大军离开北平东行。这一天正是十月十六日。时值初冬，干爽的寒气弥漫大地。一阵北风吹过，抚动枯草，卷起落叶。那树上残留的最后一批树叶，也不情愿地告别树枝，随风飘零。田地里的庄稼早已收割完毕，裸露的地面上留着一排一排的庄稼的茬头。只是偶尔还有一些没有玉米的玉米杆，掐掉穗头的高粱，还寂寞地站在那里。运河的水一碧见底，在晴空朗日下闪着白光。水缓缓地流着，有点懒散。它显得无所事事。自从元顺帝北遁后，运河上便不见了当年帆樯如林、漕船结队的景象。但洪武几十年之间，为了支持北边的军饷，仍须调运大量漕粮。如今南北开战，交通阻断，运河也失去了它昔日的光彩。
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