为了保卫辽阳，明军在城墙周围挖了三四道宽宽的壕沟，注入河水，城上又安置了火炮，但还是没有阻挡住努尔哈赤的进攻。就在明军出城与敌军作拼死战斗时，混入城里的奸细突然放起火来，城内城外的明军一片混乱，城池很快被敌人占领。辽阳的高级官员、将领们，战死的战死，自焚的自焚，上吊的上吊。辽河以东大小城池七十余座都不再归属明朝。

辽阳南面有个广宁卫(今辽宁北镇)，辽阳失陷后，广宁卫是明朝在关外剩下的最后一块重要的政治和军事基地。为了挽回败局，明熹宗再次起用富有经验的老将熊廷弼，负责军事；可是又用不懂军事的王化贞为广辽巡抚。两个最高长官意见不统一，熊廷弼要采用积极防守的战略，坚守广宁，王化贞却不积极组织防务，企图不战而胜。由于王化贞的阻挠，加上兵部支持王化贞的意见，熊廷弼不能有效地指挥。当努尔哈赤渡过辽河，向广宁发起进攻时，明军难以抵抗，王化贞首先丢下城池逃跑，幸得熊廷弼半路接应，才逃进关里。由于广宁失守，熊廷弼、王化贞被捕入狱，并先后被处死。辽东的明朝势力，也就一扫而光。而且，日愈迫近山海关的敌军，开始极大地威胁京城的安全。

明熹宗着急了，召集大臣们讨论形势。不少人主张完全放弃关外土地，专心一意防守山海关，但谁也拿不出一个切实的主张。这时，兵部的同事们发现，职方司(掌管图籍的部门)的主事袁崇焕却不见了。过了几天，他出现了，胸有成竹地说：“给我一些军队和钱粮，我就可以守住辽东，保卫京师。”

原来，他一个人骑上马，奔往山海关外，实地考察去了。由于掌握了第一手材料，他提出坚守关外，保卫关内的战略。袁崇焕的实干精神，很让兵部尚书孙承宗欣赏。

袁崇焕是广东藤县人，进士出身，做过知县。他勇敢有胆量，有智谋，眼光远大，忠心爱国。做知县时，他就很关心辽东形势，遇到从辽东回来的退伍老兵，总要详细地询问塞外的情形，对辽东的形势，胸中早有了个大略。眼看敌人就要打到了鼻子底下，他毅然挺身而出，担负起保卫边疆的重担。

经明熹宗批准，袁崇焕被派到关外监军，并给他二十万饷银，收拾残局。袁崇焕冒着风雪严寒，不顾虎狼遍野，荆棘丛生，连夜赶路，四更天就赶到宁远（今辽宁兴城）前屯，安置难民，修筑工事。将士们都佩服他的胆量和精神，服从他的指挥。

袁崇焕考察了整个形势，认为应该赶快将宁远城建设为新的军事重镇。蓟辽督师孙承宗支持他的想法，就命他进驻宁远。

袁崇焕到宁远，立即组织军民加高城墙，修筑炮台，制造火器，储备粮食，训练士兵，救济难民，整顿好宁远的防务。他又在孙承宗支持下，派兵收复锦州、松山、杏山、右屯、大凌河等城市，形成新的防线，保持了四年的安宁。

很快，宁远成了明朝在关外的军事重镇。商人、百姓渐渐集中到宁远城来，使宁远变得热闹起来。关外的敌我形势，因此有了很大改观。

孙承宗和袁崇焕对扭转辽东局势起了很大的作用，孙承宗却遭到魏宗贤的排挤。魏宗贤和他的阉党利用孙承宗部将马世龙打了次败仗，将孙承宗罢了官，让魏宗贤的爪牙、兵部尚书高第负责辽东军事。高第一上任就将锦州、松山、杏山等地防御一一撤除，把军民赶进关内。

袁崇焕坚决反对弃城逃跑，他说：“宁可战死在这里，也不撤回关内。”

高第一意孤行，将其他地方的军队全部撤走，所积蓄的粮食装备，全部丢弃，路上到处是饿死、累死的难民尸体，到处是悲惨的哭声。宁远变成了一座孤城。

袁崇焕作了必死的准备，他写了血书，与将士们一起宣誓，为保卫宁远，愿与城共存亡。他的勇敢精神感动了全体将士，大家都决心与袁崇焕死守宁远城。

袁崇焕让城外的老百姓连同粮食，都撤回城里。军粮供应、奸细盘查、火器燃放，都有专人负责。袁崇焕又通知山海关守将，凡是从宁远逃进关的将士，一律斩首。宁远城军民安定，团结一致，准备抗击努尔哈赤的进攻。

正月二十四日，努尔哈赤军队发起进攻，他们顶着盾牌，冲到城下，架起长梯，不要命地爬城。城上明军用火炮、弓箭、石块还击，像雨点一样密急。后金兵像割草一样，一批一批地倒下，又一批一批地冲上来。城上的明军则不断向城下发射弓箭石块。这时，袁崇焕命令发射西洋巨炮，攻击后金兵的营盘，这才将后金兵打败。

第二天，后金兵再次猛烈攻城，努尔哈赤亲到前线督战。突然一发炮弹在他身旁炸开，将他炸成重伤。努尔哈赤不得不下令撤军。宁远城的包围解除了，明朝与努尔哈赤开战以来，取得第一次伟大的胜利。

努尔哈赤遭到惨重的损失。不久，他就含恨而死。

宁远大捷后，袁崇焕升任辽东巡抚，山海关内外的防务都归他管辖。他的雄心更大了，一心一意地想收复被努尔哈赤占领的全部辽东土地。