到的明朝百姓放回宁远，并让其劝袁崇焕投降，但遭到袁崇焕的拒绝，于是努尔哈赤举大军进攻宁远城，并让士兵举着盾牌攻凿城墙。而袁崇焕让罗立等人指挥西洋巨炮，炮轰后金军，后金军在巨炮的攻击下溃不成军，连续攻城两天，损失惨重，努尔哈赤于是下令退军。但名将金启倧却因为点火炮时引起自燃而死，宁远保卫战胜利后，明廷举朝欢喜，升袁崇焕为右佥都御史。
但另一方面，后金军大肆攻略觉华岛，杀死参将金冠及军民数万人，而袁崇焕刚刚竭尽全力保全了宁远，无力救援觉华。宁远大捷后，经略高第及杨麟因为不发援军被罢官，明廷以王之臣和赵率教将其替代。
明廷重新设立辽东巡抚，并以袁崇焕担任，魏忠贤派其党羽刘应坤、纪用一同前来镇守，袁崇焕上疏请求将其调离，但遭到拒绝，明廷又加袁崇焕为兵部右侍郎，子孙世荫锦衣千户。但不久之后，袁崇焕解了宁远之围，逐渐骄横起来，与大将满桂闹不和，于是袁崇焕上疏请求将满桂调往别处，明廷于是召满桂回朝。经略王之臣奏书请求留住满桂，袁崇焕又因此与王之臣闹不和，明廷担心这两个人闹矛盾会影响大事，于是将两人分开，王之臣督关内，袁崇焕守关外。
努尔哈赤病死，袁崇焕派遣使者前往吊唁，以刺探虚实，皇太极遣使回报，袁崇焕想要和后金议和，于是自写书一封再次派遣使者前往。袁崇焕领刘应坤、纪用、赵率教等将巡视锦州、大小凌河等地，想要大兴屯田，恢复高第放弃的疆土，魏忠贤、刘应坤等人的子孙因此可以享受世代荫袭锦衣千户，袁崇焕从原来的锦衣千户进升为指挥佥事。他于是上书：“辽东的败坏，虽然是人心不稳固，也因为失去了有形的险要，没有东西可用来坚固人心。部队不利于野战，只有依凭坚固的城墙和使用大炮一种方法。如今山海关的四座城池已经修复一新，应当再修松山诸城，轮值的军队四万人，缺一不可。”皇上回书给袁崇焕答应了他的请求。
皇太极同意了袁崇焕的请和，举兵渡鸭绿江征讨朝鲜，明廷觉得袁崇焕与王之臣不能相互协作，于是将王之臣召回，不再设立经略一职，关内外尽属袁崇焕管理。袁崇焕于是趁皇太极举兵朝鲜之际，派人修缮锦州、中左、大凌三城。而朝鲜和毛文龙同时向明廷告急，明廷命袁崇焕前往救援。袁崇焕派遣水军增援毛文龙，又派左辅、赵率教、朱梅等人率领九千兵力逼近三岔河。赵率教在锦州督护城防建造工程，明廷派尤世禄前来接替赵率教，又以左辅为前锋总兵官，驻扎大凌河。
皇太极从