薊遼總督洪承疇精通兵略，曾在西北連續大敗逆闖李自成，將其殺至僅餘十八騎人馬。他受命出關後，根據遼東的各種狀況，提出且戰且守，步步爲營，逐步向前推進以解錦州之圍的戰略，和祖大壽等遼將的主張完全一致，因此一舉獲得包括吳三桂在內的關外將士大力支持。洪承疇遂先把大軍駐紮在寧遠，然後在五月命總兵楊國柱先率精兵入松山試探進攻，一舉攻取清虜的右翼山營。
然而，以兵部尚書陳新甲爲首的一批無知京官，一怕清兵會在其他地方乘虛而入，二又擔心時間一長，關外十多萬軍隊一旦出現供給困難，會導致他們無法向皇上交差，因此極力主張速戰速決。而以洪承疇爲首的關外將領聞聽此議後，一致認爲明軍“久持鬆杏，以資轉運，且錦守頗堅，未易撼動”，所以上奏主張且守且戰，步步爲營，逐步前進。但最後崇禎帝還是聽從了身邊陳新甲等人的無知意見，派職方郎中張若麒往寧遠監軍，又令綏德知縣馬紹愉出關贊畫軍務，可這兩人只知道阿諛奉承體會上意，一到軍前就上書說“邊兵可戰”，崇禎於是再下聖旨，要關外諸將刻期進軍。
洪承疇迫於皇上嚴旨，雖知冒進風險甚大，但無奈之下也只能勉強出戰。遂於七月二十六日在寧遠誓師，二十八日進軍錦州城南乳峰山。
二十九日，總兵楊國柱率部攻西石門，遭多爾袞伏擊，中箭身亡。
八月二日，多爾袞率軍猛攻明陣，被明軍斬殺將領二十餘員，退還。
自此雙方開始拉鋸往復，但清虜腹背受敵，洪承疇自南山向北開炮，祖大壽從城頭向南開炮，清虜被前後夾擊無地容身，形勢十分兇險，被迫退軍六十里，並急請皇太極派大軍增援。
皇太極收到消息後，大驚憂憤之下，嘔血不止。次月九日，滿蒙八旗年十五歲以上的男丁全部被命出征，十四日，皇太極未等病癒就親自率軍出發，傾巢而來。
九月十八日，皇太極率軍到達錦州城北五十里的戚家堡，在松山和杏山間橫截大路，綿亙駐營。然後自王寶山、壯鎮臺、寨兒山、長嶺山、劉喜屯、向陰屯、灰窯山到南海口等處紮營，並開挖一丈二尺寬八尺深的大壕溝，隔斷明軍聯絡，使錦州、松山、寧遠成爲三個孤立的據點，無法互相援救。
洪承疇見勢遂收縮兵力，於二十日列陣和對方決戰。雙方都知道此戰關係重大，尤其是清人，輸則有滅族之禍，因此雙方都是殊死一戰，結果不分勝負。但明軍屯積在筆架山的大批糧草已爲清虜所奪，退路又被截斷，故雖兵勢極壯，用兵亦奇，卻以無糧而氣挫勢窮。
二十一日，洪承疇召集衆人商議，意圖和清虜決一死戰。可監軍張若麒卻堅持要退回寧遠。此前，張若麒曾經一再收督臣之權，以至軍中一時但知有張兵部，不知有洪都督，督、監掣肘，衆將不知所從，此時亦然，最後洪承疇無奈只得依從，決定全軍南撤寧遠。遂命總兵王廷臣等人爲左路，馬科等人爲右路，定於初更時分開始突圍行動。
誰知道當晚因總兵王樸貪生怕死，未到約定時間就率部先遁，致使明軍陣勢大亂，八鎮人馬無法約束而全部潰散，馬、步自相踐踏，弓甲遍野，最後途中遇伏大潰，洪承疇等突圍未果，退還松山。而衝出去的部分部隊，又在尖山、石灰窯遭遇伏擊，傷亡慘重。吳三桂自大路強行突圍成功，與王樸先進入杏山，馬科、李輔明等人入塔山，監軍張若麒、馬紹愉等人自水路奔回寧遠。其餘人馬因爲奔向海邊，溺死者不計其數。
二十二日，皇太極在松山城外又準備挖壕圍困明軍，於是夜間洪承疇再次率軍分道突圍，總兵官曹變蛟殺入皇太極中軍，意圖格殺皇太極，可惜因人數太少，在清虜的圍攻下，曹變蛟中數槍重傷退回松山，部分人馬殺出了包圍，進入杏山吳三桂處。皇太極當晚大怒，殺守營門將，並處罰幾百名牽連官兵，然後加強了對松山城的包圍。
此時，錦州、松山已經都被包圍，只有杏山在吳三桂手中並收容了大批敗退的明兵，因此未被清虜佔領。
二十六日，杏山的吳三桂所部，因兵力不敵又糧草無着，只得退回寧遠就食。
此次爲時十二天的大規模決戰，明軍被殺傷五萬三千七百八十餘人，損失馬匹七千四百四十四匹，甲冑九千三百四十六件，赴海溺死者以萬計。
皇太極雖然擊潰了明軍援錦主力，但是松山、錦州、杏山三城仍爲大明所有，因此他繼續圍困鬆、錦、杏三城。
九月八日命濟爾哈朗、杜度、阿巴泰等人圍攻錦州。
十二日命多鐸、阿達禮等人圍攻松山。阿濟格等人圍攻杏山。
洪承疇敗入松山後，城內糧食已盡，幾次突圍，皆告失敗。
崇禎十五年二月十八日夜，城內副將夏承德開門投降，並事先捉拿了洪承疇及各大將領、官吏，獻給清虜。清虜入城後斬殺害大明副將以下一百多人，兵丁三千餘名，俘三千一百餘人，甲冑、兵器合計一萬五千二百多件，火器三千二百七十多門。洪承疇、祖大樂被送往瀋陽關押，巡撫邱民仰、王廷臣、曹變蛟等不屈被殺，松山城夷爲平地。
錦州城內的祖大壽，此刻已經徹徹底底地知道解圍無望，糧食也全部耗盡，已經到了人吃人的地步。皇太極乘機派出已歸順麾下的祖大樂赴錦州勸說其兄祖大壽降清，並答應不殺城中軍民。
三月八日，祖大壽在堅守錦州城兩年，外無救兵內無糧草的情況下，在和皇太極達成不殺降人的協議後，開門投降。
那知道清虜騙開錦州城後，馬上毀約，入城後立刻開始大屠殺，凡是非祖大壽部屬者全部被殺。
祖大壽憤怒已極，然而卻已無可奈何，只能束手無策，仰天長嘆。城內大明副將以下官十七人、兵八千餘人被害身亡，被俘一萬二千四百多人，損失甲兵七千二百多件，各種火器六百多門。
四月中旬，皇太極招降撫杏山明軍被拒，二十一日，濟爾哈朗率軍攻城。
二十二日，清虜以紅夷大炮轟塌城牆二十五丈餘，副將呂品奇投降，杏山失守。明軍被俘六千八百多人，甲兵二千七百多件，各種火器八百五十多門。
五月，洪承疇終於被皇太極的懷柔政策所打動，剃髮降清。
至此，吳三桂鎮守的寧遠衛地區，成爲了大明朝在遼東最後一座沒有失陷大型城池，也是最重要的一個戰略防禦中心。
崇禎十五年八月，皇太極因前次帶病出徵而導致病勢嚴重，暴病身亡，他六歲的兒子接了他的位。
九月，濟爾哈朗和八旗軍第一猛將多羅武英郡王阿濟格便除去喪服，率軍對寧遠地區再次發起了大規模的進攻。他們先繞開寧遠，攻打寧遠以西至山海關一線的中後所、中前所、前屯衛這三個明軍衛所，中後所、前屯衛首先淪陷，其中的中前所守將總兵黃色棄城逃跑，導致中前所未經戰鬥便落入敵手。
這三個防禦據點的被毀，使寧遠與山海關之間的整體防線被破壞，寧遠成了一座真正的孤城。
惡劣的局面，讓一部分關寧軍將士開始動搖。如寧遠城內的守備孫友白，便於十二月偷偷越城而出，投降了清虜。
然而在如此極端不利的情況下，吳三桂最後還是領軍擊退了濟爾哈朗和阿濟格對寧遠的進攻，一直到現在，還沒發現清虜有再次進犯的跡象。
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