朱聿键自从跑到广州后一刻都停不下来，整日忙的不亦乐乎。一方面要派人去安抚肇庆的朱由榔等人，另一方面还要收拾广东的烂摊子，重新布置防务，重新任命一批文臣武将。
派出去出使的熊纬和瞿士礼已经分别被任命为昭仪将军和锦衣卫副指挥使。朱聿鐭被任命为禁军统领，任命苏观生为户部尚书总督三军后勤供应，何吾驺为吏部尚书负责招兵买马。
还有从北京一路逃到广州的原锦衣卫千户黄裴被封为锦衣卫指挥史。另外，瞿士礼带来的3500义军也被编入禁军队伍用来拱卫广州城防，与此同时隆武帝还命令锦衣卫加派人手严加排查进出城人员和搜索奸细。黄裴不亏是老资格的锦衣卫千户，只用几天时间就带人在全城搜到了600多清廷派入城内准备做内应的奸细，彻底粉碎了佟养甲里应外合的攻城计划。
另一方面，佟养甲和李成栋率领的清军主力也没有歇着，他们分成两路攻城略地，破梅州，下揭阳，眼看就要打到河源地界。隆武心知此次清兵势大，而广东可用之兵已经不多，故而放弃固守每座城池的传统打法，而是收缩兵力保存有生力量，派遣陈际泰率军一万以河源，惠州为前线固守城池，牵制清军兵力，自己这边则可以加紧巩固广州防线，并且在东莞布置了两万军队由总兵林察统一调度，用来合围清军的进攻。同时差人送信去永州给那里的已经归附明军的大顺军郝摇旗部以做援军。
一切安排妥当之后，朱聿建坐镇在广州督司府行宫亲自指挥仅剩的两万兵力等待清军的到来。
1646年11月30日，佟养甲的7万大军主力终于杀到了河源城下，而李成栋的5万大军也已经到达了惠州城下。面对陈际泰的区区一万守城部队，佟李二人可谓是信心满满。由于朱聿建是“过来人”深知清军一向喜欢使用奸细混入城中制造混乱然后里应外合的破城伎俩，故而在陈际泰出征之前特意叮嘱他要先清查城内奸细。而清军的奸细也是非常好辨认，由于他们经常用帽子来掩饰自己的满族发型，所以这次佟李二人派去分布在各个城池里的奸细们很快全都被找出来杀掉了，佟养甲听到此消息后大怒，立刻下令全力攻城。
陈际泰由于要分兵驻守两座城池，因此他的一万人马分出了一半去守惠州，自己则只留5000守河源。以区区5000兵力去抵抗佟养甲的7万之众无异于痴人说梦，好在陈际泰是一位不可多得的大明忠臣良将，他断然拒绝了佟养甲派人送来的招降书，准备和城池共存亡。
休整了一夜后，佟养甲大军于第二日清晨正式开始攻城，大军分成三路分别从河源城的东，北，南方向进攻，并且配合着十门红衣大炮猛轰东门。小小的河源城哪经的住这般猛烈轰击，很快，东门城墙就被轰塌掉一大块。守城士兵也死伤惨重，纷纷摔下城去。但军士们并未气馁，很快又重新组织起来，有的负责维修城墙，有的负责弓箭掩护，同时城墙上也装备有几门佛郎机火炮不停的射向清军阵营。掀翻几十匹战马骑兵和若干清兵的云梯等攻城器械。清兵也不退缩，继续猛打猛冲，他们抬着攻城云梯一路猛冲到城下冒着箭矢和火油往城上猛劲的爬，又被守城士兵一个接一个的打下去，就这么猛冲了三波，都被明军打了回去。佟养甲也不气馁，继续叫大炮猛轰城墙，又死伤了百余明军，无奈明军的佛郎机炮火射程和威力不如清军的红衣大炮，但这也动摇不了陈际泰决战清军的决心，依然有条不紊的指挥着战斗。就这样双方你来我往的僵持了一天下来，佟养甲方的清军战死了两千多人，尸体在城下堆了一地。而明军方面也战死了四五百人，东门城墙大半被轰塌，幸好军士们组成人盾死死守住城墙缺口，并未让清兵占到多少便宜，攻了几轮后留下一地尸体退了回去。
惠州这边的情况也不容乐观，由陈际泰委派的副将杜荣率领的另外5000人马也在苦战着李成栋的5万大军。一天下来双方都死伤惨重，但好歹都没有丢掉城池。这样也为朱聿建巩固广州城防调兵遣将争取了更多时间。
就这样反复攻打了5天，杜荣驻守的惠州城先被攻破了，原因是杜荣求胜心切不顾下面部将劝阻带领一队人马想趁夜偷袭李成栋驻军大营结果被李成栋将计就计，调离一队人马留出几座空营埋伏在城门周围，剩下的其他人马则埋伏在大营周围，趁着杜荣人马杀出城去的功夫前后夹击彻底消灭了杜荣这支千余人的队伍。杜荣本人眼看逃生无望于是拔剑自刎于敌阵中。杜荣死后，城中明军失去了统一指挥乱做一团，于是被李成栋率大军轻易攻破，又进行了一场惨绝人寰的大屠杀，只有极少数军士逃回广州报信。
惠州陷落后，李成栋可以腾出手来驰援河源的佟养甲了，这样陈际泰的明军压力又大大的增加了。经过了5天浴血奋战之后，陈际泰的兵力已经损失近半，箭矢也消耗的差不多了，在得知惠州陷落的消息后，有的部将劝他撤回广州保留有生力量，不要固守孤城等死，但被陈际泰严厉喝阻，他说：“我出征前已经与陛下立下军令状，必定固守城池拖延清兵的攻势，并战至最后一人，人在城在。这样陛下才会有更多时间调兵遣将，加固城池，招兵买马，打造兵器以便使清兵在广州城下得以重创，进而达到反攻清军收复广东福建全境的战略目的，我大明自清军入关以来一路败退毫无建树，如今已是退无可退，尔等休再多言，谁要是想逃想投降先试我剑锋利与否!”众将听后不免被他的言语所感染，再没有异议者，全军众志成城拼力守城，又坚持了3天时间，先后打退佟养甲麾下的清兵数次进攻，杀伤敌军已过万人。直到李成栋大军赶到河源后，战局终于改观。佟李二人合兵一处，力量大增。陈际泰终于抵挡不住二人麾下十万大军的进攻，清军于12月11日攻破河源城，大举冲进城内大开杀戒，陈际泰临危不惧，带领剩下的最后500亲兵隐藏在城中各个角落偷袭清兵，继续与清军进行巷战，他们把火药填充到瓦罐内点燃，掷向清军，又在城中布置了各种机关，待清军闯进民宅后触发到引线又被炸药和乱箭杀死不少，就这样入城的清兵在几个时辰后被杀死了几千人。
清兵被陈际泰的抵抗彻底激怒，他们不顾代价，疯狂的以人海战术给以明军致命的打击，500人的队伍越战越少，最后陈际泰和仅剩的20几名士兵退到城中一座县衙内，他慷慨激昂的对剩下的士兵说:“大丈夫有死而已，为了国家社稷兴亡死得其所，众将士今日与我共赴黄泉，我心足矣，咱们来世再做兄弟，冲啊，杀清狗!”“杀清狗，杀清狗!”将士们被陈际泰一番话激励的士气高昂各个视死如归，不等清兵攻进县衙，他们主动杀了出去最终全部战死。当清兵冲进县衙清查战利品的时候发现在县衙大堂的墙壁上赫然写着陈际泰临死前所作的绝命诗:
秦皇汉武威名扬，弱宋失德负胡虏
大明兴汉天下归，敢叫建奴把命丧
朱聿键得到陈际泰一万人马全军覆没的消息后唏嘘不已，并当即决定追封他为定远侯，由其子陈兴远继承爵位。而陈际泰为隆武帝争取到的这十几天时间里，熊纬带着林察鼎麾下3000人马已经到达广州，瞿式耜和瞿士礼在肇庆周边又招募了2000乡勇和募集了一万石粮草也将不日抵达广州。林察率领的两万明军也已经集结在东莞与广州边境，只待适当时机出击清军，朱聿建亲自督造的广州外城墙也已在日夜赶工下建造完成。同时，派到湖南永州的信使也已经见到了郝摇旗。
