背景
順治十六年（1659年），清朝軍隊會師昆明，並進一步追擊殘餘明軍。二月，清平西王吳三桂在大理擊敗明將白文選部隊，又渡過怒江逼近騰越州（今雲南騰衝）。
李定國派兵保護永曆帝先撤，然後自率精兵後撤，於二十日渡潞江（怒江）。江不甚寬，但水勢洶湧，每年清明至霜降期間有“青草瘴”，連當地土人也畏懼。好在這個季節還沒到來，不會危及人身健康。過江二十里，有一磨盤山（騰衝與龍陵之間），是高黎貢山的南段，位於怒江西岸，是此地的一座穹嶺。李定國舉目四望，但見“鳥道窔箐屈曲，僅通一騎”。不由計上心來。他被清兵窮追，已到了無立足之地，回想短短一兩個月，累遭失敗，痛恨不已。他正確估計到吳三桂等累勝，已不存戒備之心，正好利用這裡的地形用計。磨盤山距騰越很近，為防備萬一，他請永曆帝及大本營不要停留，繼續後撤到邊界之外，而他決心在此阻擊清軍，一洗恥辱。
過程
開始
順治十六年（1659年）二月二十一日晨，也就是李定國渡怒江的第二天，吳三桂率大隊人馬也渡過了怒江，進至磨盤山下。他環視四周，群峰叢峙，林木茂密，惟見磨盤山高矗其間，除了一條屈曲小路，別無路徑可尋，經察看，不見明一兵一卒，只有鳥雀飛來，偶爾發出幾聲歡噪，打破一片寂靜。地形如此險要，兵家遇到這種情況，總是要格外留心，謹防伏兵。但吳三桂卻不在意。他自昆明出師，一路追剿，把白文選攆過瀾滄江，率部編筏而渡，再渡怒江，軍行數百里，無一人抗拒。他自以為李定國已逃竄，近處不會有明兵，因此，不再存有戒心，隊伍也散亂不整，他也不以為然，便放心大膽進兵，下令軍隊繼續前進，欲越過磨盤山西追擊。
李定國設伏既巧妙，又嚴如鐵桶。他充分利用地形特點，設柵數重，埋伏三道伏兵；命泰安伯竇民（名）望為“初伏”；廣昌侯高文貴為“二伏”；總兵王璽為“三伏”。 每一道埋伏，設伏兵2000，李定國已集兵萬人，總設伏兵6000。這6000伏兵稱得上都是以一當十的精兵健卒！約定在清軍過了山頂，進入三伏後，發號炮為令，三伏並發，首尾橫擊，必無一騎逃脫。三道伏兵設於前，大營則屯于山後四十里橄欖坡，“炊事伏，令毋見煙火”。
激戰
吳三桂的部隊已進入山間小道，擺成一字長蛇，魚貫而行。行過一段路，開始登山，持續不斷，上山的已有12000餘人，仍看不出有伏兵的任何跡象。
突然，有一明將裝束的人，不知從何處跑出來，慌慌張張地趕到三桂軍前投降。此人叫盧桂生，任南明永曆政權大理寺卿。 他當即向吳三桂泄露了李定國的伏兵之計，指出清軍已誤入埋伏圈。吳三桂聞聽，大驚失色，急傳令停止前進，部隊速撤，並令騎兵下馬，舍騎步行，搜尋伏兵。同時，命炮兵對準溝莽樹叢中發炮，弓箭手用箭矢猛射，一時之間，兩旁叢莽中“矢炮雨下”。伏兵不得號令不敢出戰，聽憑槍炮與箭矢襲擊，倒斃在林溝中。隱蔽在第一道埋伏線的竇民望，知道埋伏已被識破，不得已，發炮出戰，第二伏的明軍也發炮，衝出救援。於是，雙方在山上接戰，短刀肉搏，血肉橫飛，霎時間，雙方戰死者的屍體如堵牆般遍布。
戰鬥打響時，李定國正坐在山頂，一聽號炮失序，十分驚異，還沒等弄清情況，一炮彈落在他面前，爆炸激起的塵土，飛濺了一臉。由於盧桂生投降告密，打亂了李定國的部署，他也無法統一指揮，明伏兵被迫出陣，人自為戰。但李定國仍據險督戰。激戰從卯時一直持續到中午，雙方傷亡都很慘重，山上山下，到處都布滿了屍體。
不久，征南將軍卓布泰部、多尼部及時趕到，增援了吳三桂，而明軍損失殆盡，孤立無援，力不能支李。定國悲憤已極，於當天夜，率殘部撤退，去追尋永曆。
結果
當李定國與吳三桂大戰磨盤山時，永曆帝與隨從離騰越繼續南行，經南甸，又行兩日，還不知磨盤山之敗，李定國等下落不明。二月二十四日，正行至路上，準備安營炊飲，總兵楊武趕到，向永曆帝報告：“定國已遠逃”。
永曆帝與隨從知李定國已逃往他處，又被清兵緊追，不敢停留，連夜趕路。人心更加渙散，各營兵士不少逃散。昏夜中，迷路于山谷，群臣妻子不相顧，亂兵乘機劫掠，火光燭天，驚擾奔竄。等到天亮，才發現還在原地，而永曆的貴人、宮女已失去多半。永曆帝看到將吏士兵紛紛離叛，已無路可走，決意投向緬甸，暫時安身。二月二十八日，永曆帝趕到中緬邊境的銅壁關，護從將領孫崇雅叛變，大肆劫掠永曆君臣的輜重而去。在將要出關進入緬甸時，護從大將靳統武也放棄了對永曆帝的保護，率其部屬出走。永曆帝無法約束他們，任其去留、離叛，率餘眾進入緬甸。
影響
磨盤山血戰打擊了清軍的士氣，該戰之後，清多羅信郡王多尼罰銀五千兩，多羅平郡王羅可鐸罰銀四千兩，多羅貝勒杜蘭罰銀二千兩，都統濟席哈革一拜他喇布勒哈番並所加級，副都統莽古圖、傅喀、剋星格也受到處分，征南將軍卓布泰革職為民。南明軍方面，由於戰前出現叛徒導致機密泄露，計畫中的伏殲戰被迫打成了阻擊戰，南明軍最後的精銳在血戰中傷亡殆盡，李定國也無力再發動大規模戰役，南明滅亡成為定居
雙方傷亡
綜合各方面記載，這次戰鬥酷烈空前，傷亡最大。未出戰前，明伏兵被槍炮與箭擊死在溝的有三分之一，激戰死在戰場上的也有三分之一，這就是說，伏兵6000已失去三分之二。將領竇民望、王璽等戰死。
清軍方面，損失也相當慘重。吳三桂部屬，自都統下，固山額真沙里布、祖澤潤等18名將官及輔國公幹圖、扎喀納等戰死，凡已上山的清軍無一生還，損失精銳近萬人。 清官方實錄載吳三桂的報捷書中，對清軍的損失隻字不提。
評價
磨盤山戰役中，李定國設伏三道，可謂天衣無縫，永昌境內的磨盤山“內箐深屈曲，僅容單馬”，“定國築柵數道，左右設伏，大營屯山後四十里橄欖坡，炊食餉伏，令毋見煙火”。李定國估計吳三桂必無戒備，便以竇民望為初伏，高文貴為二伏，王國璽為三伏，清軍進入三伏，“首尾橫擊之，片甲不令其逃也”。但因叛徒泄密功敗垂成，經此一戰，南明的軍隊再也無力對抗吳三桂的大軍。但李定國卓越的指揮才能和頑強果敢的鬥志，使清軍再不敢驕橫窮追。李定國在兵勢已如強弩之末時，仍然能夠組織和指揮這樣一場勇猛的阻擊戰，證明他不愧是明清之際最傑出的軍事家之一。
影響
磨盤山戰役是李定國統率明軍給予占有明顯優勢的清軍最後一次沉重的打擊。清廷因損兵折將，大為惱怒，經諸王、大臣會議後於順治十七年六月懲罰統兵將領；多羅信郡王多尼罰銀五千兩，多羅平郡王羅可鐸罰銀四千兩，多羅貝勒杜蘭罰銀二千兩，都統濟席哈革一拜他喇布勒哈番並所加級，副都統莽古圖、傅喀、剋星格也受到處分，征南將軍趙布泰革職為民。 從清廷對三軍主帥的處分情況來看，磨盤山之役戰鬥十分激烈，清軍的傷亡肯定相當大。
後世紀念
南明遺民劉彬詩曰：“凜凜孤忠志獨堅，手持一木欲撐天，磨盤戰地人猶識，磷火常同日色鮮”。
