经过近一年的厉兵秣马、内政梳理和外交布局，永明亲王朱常沅感觉时机已然成熟。滇东根基稳固，虎捷营历经小规模剿匪战斗的淬炼，锋芒更盛；沐天波在滇西稳扎稳打，形成呼应；而清军主力似乎被东南的郑成功和四川的大西军余部所吸引，暂时无暇南顾。是时候对盘踞昆明、已是困兽之斗的沙定洲，发动致命一击了。
永明二年（隆武二年）春，朱常沅在南宁誓师，以“奉天讨逆，平定滇乱，迎还沐国公”为号，正式发动对昆明的总攻。兵分两路：
东路军：由朱常沅亲自统帅，李元胤为副，率安国军主力一万五千（含虎捷营三千），沐涵随军参赞军务，自广南府出发，沿古道西进，直逼昆明东面的门户宜良。
西路军：由沐天波率领，汇合丽江木氏土司援兵，共计约八千人，出滇西，东向威逼昆明，牵制沙定洲兵力，并阻断其可能向滇西逃窜的退路。
沙定洲闻讯，惊怒交加。他知道这是生死存亡之战，将昆明周边所有能调集的兵力收缩回城，加固城防，囤积粮草，并进行了疯狂的战争动员，甚至强征城内青壮为兵，企图负隅顽抗。昆明城高池深，储备尚足，沙定洲幻想依靠坚城消耗明军，等待变数（或是清军南下，或是明军内讧）。
然而，此时的沙定洲已是众叛亲离。其统治期间的残暴贪婪早已失尽民心，军中士卒亦士气低落，畏战情绪弥漫。朱常沅大军所到之处，沿途州县几无抵抗，纷纷开城归附。东路军进展神速，兵锋直抵宜良城下。
宜良守将是沙定洲的心腹，企图据城死守。朱常沅并未急于攻城，而是采纳沐涵“攻心为上”的建议，将大量写有“只惩首恶，胁从不问”、“开城归顺，保全性命”等内容的箭书射入城中，并让俘获的沙军士兵在城下喊话。城内守军军心浮动。
三日后，朱常沅见时机已到，下令总攻。李元胤亲率虎捷营担任主攻。这些身披重甲的锐士，在弓弩和临时赶制的简易攻城器械掩护下，冒着城头稀疏了许多的箭矢滚石，悍不畏死地架起云梯，攀附而上。沙定洲军本就士气低落，面对如同铁塔般步步逼近的虎捷营，防线瞬间崩溃。宜良守将见大势已去，试图逃跑，被乱军所杀。东路军攻克宜良，打开了通往昆明的最后一道屏障。
兵临昆明城下，朱常沅并未立即下令强攻。他下令将昆明团团围住，却围三阙一，故意留出北门方向。同时，他再次发动心理攻势，将沙定洲罪状榜文遍布军营，并射入城中，宣称只诛沙定洲一人，其余不同。昆明城内人心惶惶，逃亡者日众，甚至发生了小规模的内讧。
围城半月，沙定洲已成瓮中之鳖。他知道城外沐天波的西路军也已逼近，突围无望，守城亦是坐以待毙。在极度恐惧和绝望中，沙定洲变得愈发疯狂，竟欲屠城泄愤，与昆明同归于尽。此举彻底激怒了本已惶惶不可终日的部下。
是夜，沙定洲的副将，早已暗通明军的线人，趁其不备，突然发难，率亲兵攻入帅府。一番血战后，沙定洲被生擒。次日拂晓，昆明北门大开，叛将缚沙定洲及其核心党羽数十人，出城请降。
永明亲王朱常沅率军整肃入城。昆明百姓箪食壶浆，以迎王师，场面感人。朱常沅当即下令：第一，将沙定洲等一干首恶明正典刑，悬首示众，以泄民愤，彰国法。第二，出榜安民，重申军纪，严禁扰民，迅速恢复城内秩序。第三，开仓放粮，赈济在沙定洲暴政下困苦已久的百姓。
昆明既定，负隅滇南的普名声闻风丧胆，自知独木难支，连忙遣使奉上降表，表示愿去王号，交出兵权，只求保全性命。朱常沅权衡利弊，为免再生战端，迅速稳定云南大局，接受了普名声的投降，将其迁往南宁闲居，其部众被打散整编。
至此，云南全境，至少在名义上，重归大明版图（永明亲王治下）。
平定云南的善后工作极为关键。朱常沅展现出高超的政治手腕：
尊崇沐府：他亲自迎接沐天波进入昆明，以晚辈礼相见，将沐天波安置回黔国公府，并上表隆武朝廷，为沐天波请功，表其忠贞。此举赢得了所有忠于明室的云南官民之心。
军政分设：朱常沅自领“云南总兵官”，负责全省军事防务，李元胤为副总兵，驻守昆明。同时，启用归附的能吏和带来的文官，组建云南承宣布政使司，负责民政、财政，恢复生产。
安抚土司：对云南各地土司，重申盟约，确认其权力，但要求其遵守法度，缴纳赋税，提供兵员，逐步将其纳入统一的行政军事体系。
论功行赏：对木氏土司等有功之臣大加封赏，对归降的沙普旧部量才录用，稳定人心。
站在重新飘扬起大明旗帜的昆明城头，朱常沅眺望着远方的群山。平定云南，使他获得了一块远比广西富庶、战略位置更重要的根基之地。然而，他心中并无太多喜悦，反而更加沉重。清军的威胁依旧存在，隆武朝廷前途未卜，内部整合千头万绪。
“王爷，云南已定，接下来……”沐涵来到他身边，轻声问道。
朱常沅收回目光，眼神坚定：“整顿内政，积蓄力量。云南，将是我们真正的抗虏基地。通知下去，加紧整训新附之军，督造军械，囤积粮草。更大的风暴，恐怕不远了。”
春城昆明的光复，标志着朱常沅势力达到了一个前所未有的高峰。但站在这高峰之上，他看到的，是更加广阔却也更加凶险的天地。