經過近一年的厲兵秣馬、政梳理和外佈局，永明親王朱常沅覺時機已然。滇東基穩固，虎捷營歷經小規模剿匪戰鬥的淬鍊，鋒芒更盛；沐天波在滇西穩紮穩打，形呼應；而清軍主力似乎被東南的鄭功和四川的大西軍餘部所吸引，暫時無暇南顧。是時候對盤踞昆明、已是困之鬥的沙定洲，發致命一擊了。
永明二年（隆武二年）春，朱常沅在南寧誓師，以“奉天討逆，平定滇，迎還沐國公”為號，正式發對昆明的總攻。兵分兩路：
東路軍：由朱常沅親自統帥，李元胤為副，率安國軍主力一萬五千（含虎捷營三千），沐涵隨軍參贊軍務，自廣南府出發，沿古道西進，直昆明東面的門戶宜良。
西路軍：由沐天波率領，匯合麗江木氏土司援兵，共計約八千人，出滇西，東向威昆明，牽制沙定洲兵力，並阻斷其可能向滇西逃竄的退路。
沙定洲聞訊，驚怒加。他知道這是生死存亡之戰，將昆明周邊所有能調集的兵力收回城，加固城防，囤積糧草，並進行了瘋狂的戰爭員，甚至強徵城青壯為兵，企圖負隅頑抗。昆明城高池深，儲備尚足，沙定洲幻想依靠堅城消耗明軍，等待變數（或是清軍南下，或是明軍訌）。
然而，此時的沙定洲已是眾叛親離。其統治期間的殘暴貪婪早已失盡民心，軍中士卒亦士氣低落，畏戰緒瀰漫。朱常沅大軍所到之，沿途州縣幾無抵抗，紛紛開城歸附。東路軍進展神速，兵鋒直抵宜良城下。
宜良守將是沙定洲的心腹，企圖據城死守。朱常沅並未急於攻城，而是採納沐涵“攻心為上”的建議，將大量寫有“只懲首惡，脅從不問”、“開城歸順，保全命”等容的箭書城中，並讓俘獲的沙軍士兵在城下喊話。城守軍軍心浮。
三日後，朱常沅見時機已到，下令總攻。李元胤親率虎捷營擔任主攻。這些披重甲的銳士，在弓弩和臨時趕製的簡易攻城械掩護下，冒著城頭稀疏了許多的箭矢滾石，悍不畏死地架起雲梯，攀附而上。沙定洲軍本就士氣低落，面對如同鐵塔般步步近的虎捷營，防線瞬間崩潰。宜良守將見大勢已去，試圖逃跑，被軍所殺。東路軍攻克宜良，打開了通往昆明的最後一道屏障。
兵臨昆明城下，朱常沅並未立即下令強攻。他下令將昆明團團圍住，卻圍三闕一，故意留出北門方向。同時，他再次發心理攻勢，將沙定洲罪狀榜文遍佈軍營，並城中，宣稱只誅沙定洲一人，其餘不同。昆明城人心惶惶，逃亡者日眾，甚至發生了小規模的訌。
圍城半月，沙定洲已甕中之鱉。他知道城外沐天波的西路軍也已近，突圍無，守城亦是坐以待斃。在極度恐懼和絕中，沙定洲變得愈發瘋狂，竟屠城洩憤，與昆明同歸於盡。此舉徹底激怒了本已惶惶不可終日的部下。
是夜，沙定洲的副將，早已暗通明軍的線人，趁其不備，突然發難，率親兵攻帥府。一番戰後，沙定洲被生擒。次日拂曉，昆明北門大開，叛將縛沙定洲及其核心黨羽數十人，出城請降。
永明親王朱常沅率軍整肅城。昆明百姓簞食壺漿，以迎王師，場面人。朱常沅當即下令：第一，將沙定洲等一干首惡明正典刑，懸首示眾，以洩民憤，彰國法。第二，出榜安民，重申軍紀，嚴擾民，迅速恢復城秩序。第三，開倉放糧，賑濟在沙定洲暴政下困苦已久的百姓。
昆明既定，負隅滇南的普名聲聞風喪膽，自知獨木難支，連忙遣使奉上降表，表示願去王號，出兵權，只求保全命。朱常沅權衡利弊，為免再生戰端，迅速穩定雲南大局，接了普名聲的投降，將其遷往南寧閒居，其部眾被打散整編。
至此，雲南全境，至在名義上，重歸大明版圖（永明親王治下）。
平定雲南的善後工作極為關鍵。朱常沅展現出高超的政治手腕：
尊崇沐府：他親自迎接沐天波進昆明，以晚輩禮相見，將沐天波安置回黔國公府，並上表隆武朝廷，為沐天波請功，表其忠貞。此舉贏得了所有忠於明室的雲南民之心。
軍政分設：朱常沅自領“雲南總兵”，負責全省軍事防務，李元胤為副總兵，駐守昆明。同時，啟用歸附的能吏和帶來的文，組建雲南承宣布政使司，負責民政、財政，恢復生產。
安土司：對雲南各地土司，重申盟約，確認其權力，但要求其遵守法度，繳納賦稅，提供兵員，逐步將其納統一的行政軍事系。
論功行賞：對木氏土司等有功之臣大加封賞，對歸降的沙普舊部量才錄用，穩定人心。
站在重新飄揚起大明旗幟的昆明城頭，朱常沅眺著遠方的群山。平定雲南，使他獲得了一塊遠比廣西富庶、戰略位置更重要的基之地。然而，他心中並無太多喜悅，反而更加沉重。清軍的威脅依舊存在，隆武朝廷前途未卜，部整合千頭萬緒。
“王爺，雲南已定，接下來……”沐涵來到他邊，輕聲問道。
朱常沅收回目，眼神堅定：“整頓政，積蓄力量。雲南，將是我們真正的抗虜基地。通知下去，加整訓新附之軍，督造軍械，囤積糧草。更大的風暴，恐怕不遠了。”
春城昆明的復，標誌著朱常沅勢力達到了一個前所未有的高峰。但站在這高峰之上，他看到的，是更加廣闊卻也更加兇險的天地。
