清军进入大同城后，姜总兵迫于形势，暂时投降了清朝，清政府还让他继续担任大同总兵的职务。但是，由于姜总兵投靠过李自成，而且带有重兵，驻防要地，所以，清政府对他很不放心，让他担任总兵官，不过是欲擒故纵之计，先把他稳住不动，然后等适当的机会再收拾他。姜总后也深知清政府对他的态度，预感到自己面临的危险处境。为了及早防备，他暗中派人住在北京，时时注意探听消息。

清世祖顺治五年（公元１６４８年）农历十二月初三，清政府派遣英亲王阿济格以打猎为名，来大同观察工事。姜总兵与总督耿（火享）等官员急忙出城去迎候。刚过了御河桥，正碰上他的一名部下从北京骑马送来紧急情报说，阿济格这次来大同，名为打猎，实际上是阴谋捉拿总兵的，要他多加提防，早做准备，姜总兵得知这一突然情况后，也没敢去接应阿济格，把其他官员扔下，立即飞马回城，关闭城门，举行起义（清《云中郡志》记载说，姜总兵是利用大同官员出东门外查看粮库的机会，关闭城门，举行暴动）。然后，他带领兵马再次出城，袭击阿济格和清兵。阿济格和清朝官员猝不及防。随行人员又少，于是仓惶逃往阳高城，姜总兵带兵紧紧追赶，一直杀到阳高城下才收兵回大同。清政府在大同的官员进不了大同城，只好把大同府治所临时设在阳高，把大同县治所设在怀仁县西安堡。姜总兵占领大同城后，举起反清旗帜，自称天下大元帅，委派官员，制定作战方案：首先夺取山西，然后进兵北京，推翻清朝政府。于是，他首先派姜辉、姜建勋分兵向雁北各地进兵，并向全省各地发出檄文，号召明朝旧官吏、旧军人联合起义，共同对付清政府。

大同的起义军进军到雁北各地后，左云、右玉、平鲁、井坪、朔县、马邑、许堡、应县、山阴、浑源等地很快被起义军占领。姜建勋带兵进攻左云城时，左云的驻军马上响应，未经战斗，起义军就轻易地拿下左云城。起义军来到右玉城时，清朝右玉参将彭有德部队溃不成军，被起义军赶出杀虎口。姜总兵派周世德夜袭井坪城，清朝井坪参将佟国仕负隅顽抗，经过激烈的巷战，起义军杀死佟国仕，一举攻下井坪城。朔县的南路通判杨达企图依赖坚固的城池，抵抗起义军，朔县守备张英与其子倒戈反正，打开城门，迎接起义军，使这座北方重镇毫不费力地被起义军拿下。姜总兵派浑源宝峰寨人方三回浑源发动起义，方三联合浑源守备唐虎，不费一兵一卒，就轻取浑源城。灵丘、广灵县虽然未被起义军占领。但也受到起义军的包围和进攻。根据清代《灵丘县志》记载：大同起义后，灵丘县的清军士兵史梓，发动当地驻军士兵，积极响应，并围攻灵丘城。用铁炮轰击城墙，昼夜攻打城池，直到清军大批援军赶到，灵丘城才被解围，清军退走后，史梓又联合姓张的与姓葛的二支起义军，共计三千多人，再次攻打灵丘城，清军第二次派兵增援，才使灵丘城免除威胁。广灵县的李青响应姜总兵的号召，带领千余人，围攻广灵县城，“城几危者数矣”，“广灵烟火不举三日”（清《广灵县志》）。广灵县令派人从西城墙缒城而下，向清军求救。清军赶到后，与城内官兵内外夹攻，最后，起义军腹背受敌，李青被俘身亡。

起义军占领雁北大部分地区后，姜总兵派姜建勋带兵南下，出雁门关，攻打山西各地。起义军到达宁武关后，清朝宁武副将李吉准备凭险拒守，决一死战。但是其他将领如刘伟、李秀、杨竟山等，都倾向姜总兵，不听李吉的指挥，他们杀死李吉，与姜建勋南下的军队联合抗清，使起义军很快发展和壮大起来。紧接着，偏关县的万练也在偏关举兵抗清，自称偏关道，岢岚、保德等县望风降附。起义军所到之处，势如破竹，抗清怒火，一点即燃。

起义军的顺利进军，给清朝的统治造成严重威胁。为了镇压起义军，顺治六年（公元１６４９年）农历正月初十，阿济格从阳高带领重兵来到大同城下，开始围攻大同城。