在郑鸿逵、郑彩与郑成功的影响下，郑芝龙选择了拥明抗清的道路。但郑家与隆武帝的合作因受到文官集团的抗拒，最终以郑鸿逵退隐、郑彩受贬而大受打击。
隆武朱聿键继位后一直想招揽降清的明朝大臣扩大势力，郑芝龙很快利用这个机会与洪承畴交好。他将洪承畴的家属养在自己的家里，显然是在做两手打算：形势对明朝有利，他就借此招降洪承畴；形势如果对明朝不利，他就可以凭洪承畴的关系降清。
隆武二年（1646）七月，清军攻下浙东浙南，即挥师南下，南明政权已经岌岌可危。
八月，郑芝龙与弟弟郑鸿逵被任命为总兵，加封安南伯及靖鲁伯。同月，隆武帝诏赐，晋平国公郑芝龙加太师。郑家由此开始负责南明所有军事事务，一时间权顷朝野，这短短的几个月时光是郑芝龙政治生涯的顶峰。
然而，郑芝龙见局面不利，不打算再支持南明的隆武帝，却暗中与清军开始洽商投降事宜。
“黄熙胤身为我朝高级官员，他的家小食我朝俸禄，却公开降清，实为我朝耻辱。应立即逮捕黄熙胤、黄志遴、黄文焕、张鸣骏、邓孕槐、吴之奇、陈北琦等降臣的家属，除掉这些汉奸的家属，才能遏制众臣降清的颓势！”
“不可。我们可以通过黄熙胤等降臣的家属重新将他们招降回来。如果杀死他们的家属，他们就会死心塌地地为清朝卖命。”平虏侯郑芝龙嘴上这么讲，心中却想借这些降清的家属与清朝拉上关系。郑芝龙自海盗降明后的十七年内，先后在福建与广东任职。在广东的数年里，他深深感受到这个省份的发展潜力远胜福建。而且，广东在明清之际是仅次于福建的第二个海洋大省。在广东的潮州一带，一直活动着对抗郑氏家族的海洋势力。郑芝龙的梦想是出任闽粤总督，一统中国的海洋势力。可是，尽管他任过广东省总兵，但在他主持隆武政权财政时，还是受到广东方面的抵制，郑芝龙无一刻不在谋求占据广东。郑芝龙非常渴望通过降清实现借助清朝的力量占有广东。
不久，郑芝龙借黄熙胤的家属与闽籍降清大臣黄熙胤建立了关系。
隆武二年（1646）三月，清朝命令黄熙胤前去福建招抚郑芝龙。
黄熙胤派苏忠贵从小路前去招降郑芝龙。
“我于三月抵达福建，见到郑芝龙，见他确实有诚意归附。对我言称，唐王性情暴戾，广东苏观生曾派兵迎我，等我取了广东，立即归附。”苏忠贵回禀黄熙胤。
六月，黄熙胤随清军统帅博洛贝勒统帅大军渡江，把苏忠贵见郑芝龙的情况禀报给了博洛贝勒。
博洛贝勒叫来苏忠贵，当面问明情况，第二天，赏给苏忠贵纹银五十两，叫他带着招降密信前去会见郑芝龙。
这样，清军在入闽之前，统帅博洛贝勒其中已经暗中招抚了郑芝龙，并对郑芝龙许以高官厚禄。
于是，郑芝龙召集弟弟儿子共商降清大计。然而，在要不要降清问题上，郑氏集团内部发生了严重的分裂。
“局势对我南明已经越来越不利，看来还是降清为妙。与清朝对抗是没有出路的，只有与其合作才能保持权利，并向海洋发展。如今在海上，我们郑家的发展越来越受到荷兰人的压力，迟早要再次一决雌雄。我们只有依靠清朝的势力，才能打败荷兰人。只有降清才有出路。”郑芝龙权衡以后宣布了自己的降清计划。
“清朝不会讲信用的，投降一定不会有好果子吃。”自幼接受正统儒家教育的郑成功哭着力谏。
“你年纪轻轻，懂得什么！”郑芝龙非常生气。
“如今，我们仍有很强的实力，有军队十余万人，精锐的海军就有三万多，战船有一千余艘，清军在海上完全不是我们的对手，足可以以东南台湾为基地与清军相抗衡。如今，我们的财富可供几年的军饷，如坚持抗清，可能会改天换地，恢复南明。而你却想把这三万海军与千艘海船作为投降求荣的资本，换取闽粤总督的高官，继续维持荣华富贵。您真是太糊涂了！”郑成功急了，边大哭边劝说郑芝龙改变主意。
“我意已决，尔等不必再讲！”
“你如果降清，就是卖主求荣，助纣为虐，就会成为牵制与瓦解抗清力量的绊脚石！”郑成功抛出了狠话。
“你这个逆子，从今以后，全当没有你这个儿子！”郑芝龙与儿子郑成功公开绝交了。
除了遭到儿子郑成功的反对，郑芝龙降清还遭到弟弟郑鸿逵、郑芝豹、安南侯杨耿、来夷侯周崔芝、安洋将军辛一根等人的极力反对。
其中郑芝豹、郑成功的反对最为激烈。
然而，郑芝龙一意孤行，还是秘密地向清军征南大将军贝勒博洛递上了降表。
“你如果下令手下大将放弃各个关口，给我清军入闽让开大路。特别要撤退仙霞岭与分水关的守兵，我大清皇帝一定会封你为闽粤总督！”贝勒博洛投其所好，以闽粤总督为诱饵，精心设计了一个诱虎上套的陷阱。
郑芝龙接到回信立即撤除了入闽关口仙霞岭(今属浙江) 与分水关的防守。
与此同时，他还派隆武朝的兵部尚书黄道周北上抗清，郑芝龙只派给黄道周了一千老弱病残，三天的军粮，实际上是送黄道周入虎口。郑芝龙可谓煞费苦心。
郑芝龙然后带兵撤回到家乡安平镇。福建门户因此敞开，清军长驱直入，从仙霞岭(今属浙江) 与分水关入闽，一路畅通无阻。
得知消息，南明隆武帝朱聿键仓皇逃奔到汀州，八月二十八日被清军追上擒杀，隆武政权从此灭亡，走完了它短短的一年生命。
“福京（福建长汀）的沦陷，都是因为郑芝龙通敌撤防而致呀！”杨凤苞当时痛心疾首。
郑芝龙利欲薰心，不顾国仇家恨，他这个海上枭雄完全被荣华富贵蒙住了双眼，智商也降到了零，只带了500卫兵就要前往福州的清兵大营，拜见博洛。
郑成功跪地力劝，郑芝龙不听。
于是郑成功到孔庙哭庙、焚烧了儒服，然后率领部队出海，继续反清。
郑芝龙部将周崔芝等人还以自杀等手段反对郑芝龙降清。曾樱、张肯堂等明朝旧臣干脆避居海岛。
尽管遭到弟弟、儿子和部将们的极力反对，郑芝龙还是决定降清。
不过，郑芝龙利用军队中对隆武帝不满的情绪，将他们引向降清的道路，他的降清主张最终得到了手下主要干将施福、施琅的的拥护。
投降清廷的郑芝龙到福州后，面见清征南大将军博洛贝勒，把酒言欢。
不料到了半夜，清军忽然拔营，郑芝龙也被挟持北上。
此后，郑芝龙一直被看管于北京城内。到了北京后，郑芝龙身边再无一兵一卒，再也没有人听他发号施令，如虎落平阳，龙陷沙滩，变成了一个光杆司令，孤家寡人，一个任凭清廷摆布的囚犯。
与此同时，郑芝龙在福建苦心创建的军队，很快土崩瓦解，大部分投降了清朝。他建立的海上贸易体系也遭到毁灭性的打击。郑芝龙降清，本能借清朝有力量全力对抗荷兰人，在东亚海上争霸。不料，美梦却化成了烟云。
郑芝龙助清灭明，如此“忠心耿耿”为清军效力，但清军并没有保护他和他的家眷。相反，他的府第、家眷与财产遭到清军的抢劫。郑芝龙的妻子田川松曾被南明诰封为镇国夫人，却惨遭清军污辱，最后投水而死，终年四十五岁。
得知母亲的死讯，郑成功按日本的风俗，将母亲的腹部剖开，取出肠子，用清水洗净，放回腹部后重新缝合，然后下葬。他要用这种独特的手段来洗涤清军对他母亲的污辱！
郑芝龙的祖坟也被清军挖开，先祖遗骨暴露在光天化日之下！祖坟被挖在中国人心目中是无法容忍的奇耻大辱。
见父亲郑芝龙降清失去自由，母亲田川氏被杀，祖坟被挖，南明隆武帝朱聿键被杀……国仇家恨，促使郑成功毅然起兵反清。郑芝龙的许多部下原来降清的意向并不明朗，他们见郑芝龙被清廷哄骗入京遭遇软禁，郑家降清而未能保全家眷、祖坟，知道降清不过如此待遇，一齐心灰意冷，以后都成为追随郑成功的坚定的拥明抗清派。
清廷对郑氏的错误行为使平定东南的战事延续了数十年，这是他们始料未及的。
不过，郑成功收编郑芝龙的残部，在海外仍然拥有强大的实力，迫使清廷对郑芝龙优待有加。清廷先是将郑芝龙编入汉军正黄旗。
顺治五年（1648年）八月，以归顺封一等精奇尼哈番。清朝对郑芝龙再也不提闽粤总督的事了，而是授予一个不伦不类的精骑尼哈番称号，意思是三等勇士。他想当闽粤总督、借清廷维持发展自己的海上帝国的美梦彻底破灭了。
此后，郑成功高举反清复明的大旗，收编郑芝龙当年余部，力量迅速壮大，抗清怒火燃遍东南沿海，成为恢复明室的重要力量。
郑成功的兴起使得郑芝龙又有了新的利用价值。顺治十年（1653年）五月，郑芝龙被清朝晋封为同安侯。为安抚郑成功，清朝不得不优待郑芝龙。
“你要利用父子之情，招抚你的儿子郑成功；如果招抚成功，你和你的家属不但可以保全性命，还可以高官得坐，骏马得骑，就是你的儿子郑成功也可以获得高官厚禄。”
于是，郑芝龙数次奉写信劝命郑成功归顺清廷，但郑成功均坚辞不受。
郑成功在一封信中说：“父亲的祸福存亡，早在我意料之中。清朝待投诚之人，猜意多端，有始无终，天下谁人不知，先以礼貌相待，后以血肉相视……”此信表明，郑成功根本不会接受清军的要挟。在另一封回信中，郑成功说：“儿子我名闻天下，如果我投降了，郑家不但不会得到清朝的承诺，还会贻笑于天下。”
到清顺治九年（1652年），郑芝龙以三族性命为担保，再次出面招抚郑成功。郑成功大义凛然，在回信中说“从来父亲都是教儿子忠于明朝故国，没有听说教儿子做投降的二臣的。……万一父亲你遭遇不幸，这也是天意，命运，儿子我只有穿上孝衣为你们复仇，以达到忠孝两全的结局。”显然，郑成功已经看到了郑芝龙最后的惨局。