天启七年即天聪元年（1627年）五月初六日，后金天聪汗皇太极，以“明人于锦州、大凌河、小凌河筑城屯田”，没有议和诚意为藉口，亲率数万军队，谒堂子，出沈阳，举兵向西，进攻宁（远）锦（州）。
袁崇焕得到后金兵过辽河的哨报后，立即部署：满桂移驻前屯，孙祖寿移驻山海关，黑云龙移驻一片石。锦州防务：以副总兵左辅统金国奇为左翼，以副总兵朱梅为右翼，平辽总兵赵率教居中调度，贾胜领奇兵东西策应，镇守太监纪用驻锦州。其他相关事宜，做了相应安排。
初九日，皇太极率兵至广宁的旧边，命贝勒德格类、济尔哈朗、阿济格、岳讬、萨哈廉、豪格率护军精骑为前队，攻城诸将率绵甲军等携云梯、挨牌诸器械为后队，亲自同大贝勒代善、二大贝勒阿敏、三大贝勒莽古尔泰率领大军居中，八旗三队，鱼贯而行。后金军行进，分为前、中、后三队；作战，则列为左、中、右三路。初十日，皇太极至广宁。后金军士捉获明军哨卒，经讯问得知：右屯卫以百人防守，小凌河、大凌河虽修城未竣也有兵驻防，锦州城修缮已毕、马步卒3万人。皇太极命乘夜进军，轻取右屯卫城，直奔大凌河城。
十一日，后金军由纵向的前、中、后三队，调整为横向的左、中、右三路——皇太极自率两黄旗和两白旗兵为中路，直趋大凌河城；大贝勒代善、二大贝勒阿敏，贝勒硕讬及总兵官、固山额真等，率两红旗和镶蓝旗兵为右翼，直趋锦州城；三大贝勒莽古尔泰率正蓝旗兵为左翼，直取右屯卫。中路皇太极军逼近大凌河城，时城工未竣，守城兵撤往锦州。左翼莽古尔泰军逼近右屯卫，时城工也未竣，守军逃遁，奔向锦州。后金军轻取大凌河、右屯卫两城后，三路大军，会师锦州，距城一里，四面扎营。
锦州激战后金兵进抵锦州城外，四面扎营布兵，将锦州城严密包围。时明太监纪用、总兵赵率教驻锦州，负责筑城、守城。当后金兵将至时，左辅等人，撤入锦州，凭城固守，准备抵抗。沿边小堡，也都撤兵，归并大城，坚壁清野，合力御敌。
锦州城，即广宁中屯卫城，位于小凌河与哈喇河之间，北依红螺山，南临辽东湾，地处险要，势踞形胜，为明关宁锦防线的前锋要塞。先是，明洪武二十四年（1391年），指挥曹奉修筑。城周围五里一百二十步，高二丈五尺。成化十二年（1476年），都指挥王锴增广南北四十五丈、东西九十五丈。弘治十七年（1504年），参将胡忠、备御管升并城南关，周围六里一十三步，形式若盘，俗称之盘城。池深一丈二尺，宽三丈五尺，周围七里五百七十三步。城门为四：东宁远，南永安，西广顺，北镇北。天启七年（1627年）春，袁崇焕遣官督班军缮竣锦州城。锦州城由内监纪用和总兵赵率教驻守，总兵左辅、副总兵朱梅为左、右翼，统兵三万，凭城御敌。时“总兵赵率教惩浑河、沈阳之事，不纳溃兵”。后金将收降台堡降卒二千纵还锦州，但赵率教坚拒降卒不许进城。
十二日，纪太监和赵总兵派官到后金军大营，商谈议和。先是，明军对后金来犯，备中有虞。所谓备，就是缮城整军，治械储粮；所谓虞，就是夏季敌军来犯，出乎预料。辽东巡抚袁崇焕在锦州被围九天之前，疏称：“无奈夹河沮洳，夏水方积，未可深入，而夷且聚兵以俟也；水潦既退，禾稼将登，况锦州诸城一筑，又东虏之必争。”即认为后金必定来攻，但约在秋稼登场、水潦退后的秋冬季。后金军突然围城，明朝辽军准备不足。所以，纪太监和赵总兵遣官往皇太极大营议和，拖延时间，以待援兵。
纪用和赵率教派出守备一员、千总一员，缒城而下，到金大营，谈判讲和。皇太极冀望锦州不战而降，轻取胜利，便以礼接待来使。皇太极对锦州来使强硬地表示：“尔欲降则降，欲战则战！”并给纪用、赵率教写了回书，称：“或以城降，或以礼议和。”信带回后，迟不见复。皇太极下令攻城，锦州激战，终于爆发。
同日，中午，开始锦州攻守激战。此战，明总兵赵率教奏报：后金军“分兵两路，抬拽车梯、挨牌，马步轮番，交攻西、北二面。太府纪用同职及总兵左辅、副总兵朱梅，躬披甲胄，亲冒矢石，力督各营将领，并力射打。炮火矢石，交下如雨。自辰至戌，打死夷尸，填塞满道。至亥时，奴兵拖尸，赴班军采办窑，（以）木烧毁，退兵五里，西南下营”。《清太宗实录》记载：“午刻，攻锦州城西隅。垂克，明三面守城兵来援，火炮、矢石齐下。我军遂退五里而营。遣官调取沈阳兵。”皇太极初战失利，派人到沈阳调兵增援。
是日，后金军攻城不下，受到重大的损失，后退五里结营。城里与城外，议和与兵锋，尔来我往，交替进行。
十三日，凌晨，后金以骑兵围城，环城而行，却不敢靠近城垣。皇太极三次派遣使者到城下说降，都被赵率教拒之城外。赵率教站立城上，对城下的后金使者说：“城可攻，不可说也!”皇太极得报后，传令攻城。后金兵攻城，增加伤亡，别无所获。皇太极再发劝降书，用箭射到城里，连射数封信，城里无反响。
和战交替前面已述，后金包围锦州之后，锦州城守太监纪用、总兵赵率教，就派人前往后金军大营进行和谈。皇太极立即回应，遣二位使者还，并带回书信。谈和未果，继之以兵。皇太极围城两日，攻城不下。进攻不利，继之以和。
十五日，皇太极“遣使至明锦州太监纪用处，往返议和者三”。太监纪用亦遣使随往，提出后金派使臣到城中面议。皇太极命绥占、刘兴治往议，但锦州城闭门不纳。
十六日，明太监纪用遣守备一员、千总一员，又到皇太极帐下，言“昨因夜晦，未便开城延入，今日可于日间来议”。皇太极或求和心切，并等待援兵，再遣前二人，随明使臣，回锦州城，但明军仍闭城不纳。且赵率教凭城堞高喊：“汝若退兵，我国自有赏赉！”又令二使臣随同绥占、刘兴治赴皇太极大营。
皇太极令明使者带回书曰：“若尔果勇猛，何不出城决战，乃如野獾入穴，藏匿首尾，
狂嗥自得，以为莫能谁何！不知猎人锹镢一加，如探囊中物耳。想尔闻有援兵之信，故出此矜夸之言。夫援兵之来，岂惟尔等知之，我亦闻之矣。我今驻军于此，岂仅为围此一城？正欲俟尔国救援兵众齐集，我可聚而歼之，不烦再举耳！今与尔约，尔出千人，我以十人敌之，我与尔凭轼而观，孰胜孰负，须臾可决。尔若自审力不能支，则当弃城而去，城内人民，我悉纵还，不戮一人；不然，则悉出所有金币、牲畜，饷我军士，我即敛兵以退。”
天聪汗皇太极此书，意在激纪太监和赵总兵，派军出城野战，以决雌雄；打消他们等待援兵解围的希望；进而劝其弃城而去；抑或罄城中财物给后金，还报之以解围撤军。城中纪太监、赵总兵，断然予以拒绝。
同日，明辽东巡抚袁崇焕派人送给纪用、赵率教的书信被后金兵截获，内称“调集水师援兵六七万，将至山海关，蓟州、宣府兵亦至前屯，沙河、中后所兵俱至宁远。各处蒙古兵，已至台楼山”云云。此信，当是袁崇焕的诓骗信，皇太极却信以为真。
十七日，皇太极收缩对锦州城的包围，聚兵于城西二里处结营，以防明朝来援的军兵。
十八日，天聪汗急不可耐，“命系书于矢，射入锦州城中”。皇太极再次劝降。锦州城中的纪太监和赵总兵，对其劝降，不予理睬。
十九日至二十四日，后金军继续围城。
二十五日，后金固山额真博尔晋侍卫、固山额真图尔格副将，率援兵从沈阳来到锦州行营，以增强攻城的兵力。
至二十六日，后金军已围城15日。其间：以军事手段攻城，不克；以政治手段议和，不议；诱其出城野战，不出；布局奇兵打援，不获。时值初暑，后金官兵，暴露荒野，粮料奇缺，人马疲惫士气低落。
二十七日，后金军分兵为两部：一部继续留驻锦州，在锦州城外凿三道濠，加以包围；另一部由皇太极率领官兵数万，往攻宁远。此前，袁崇焕军同皇太极军相遇激战。
出援交锋“锦州危困，势在必援”。这是因为，若锦州失陷，则宁远困危，关门动摇，京师震惊。因而，后金围困锦州，明朝必调援兵。后金也在盘算，集中兵力围攻锦州，明兵必来救援，诱其野战争锋，发挥骑射长技，—举歼灭明军。袁崇焕也头脑清醒：不发援兵，锦州危机；如发援兵，“正堕其计”。明军援锦，易中敌计，失恃坚城，恐遭包围。
辽东巡抚袁崇焕既要固守宁远，又要出援锦州。首先是固守宁远，他提出：“坚壁固垒，避锐击惰，相机堵剿。”兵部尚书王之臣批准他的方略，下令“关外四城各当坚壁，断不可越信（地）而远援”。其次是出援解围。因锦州安危，系宁远存亡。兵部认为，“为今之计，急以解围为主，而解围之计，专以责成大帅为主”。天启帝把“援锦之役”责成满桂、尤世禄、祖大寿三将负责，其余坚守信地。但是，总督蓟辽、兵部尚书阎鸣泰题奏：“今天下以榆关为安危，榆关以宁远为安危，宁远又依抚臣为安危，抚臣必不可离宁远一步。而解围之役，宜专责成大帅。”此奏，得旨：“宁抚还在镇，居中调度，以为后劲。”就是说，朝廷为着确保宁远，不允许袁崇焕亲自率领援兵，前往救援；而令满桂、尤世禄、祖大寿等率军一万，驰援锦州。
先是，十六日，明山海总兵满桂率援兵往锦州，过连山，到笊篱（zhàolí）山，同后金护卫运粮的偏师相遇。《清太宗实录》记载：“大贝勒莽古尔泰，贝勒济尔哈朗、阿济格、岳讬、萨哈廉、豪格率偏师，往卫塔山运粮”，与明军相遇。后金军由六位贝勒率领，是一支战斗力很强的骑兵。明兵不敢前行，徐缓后退；后金兵则紧跟，谨慎随进。八旗军后续部队赶到，即分作两翼，夹围明军。《三朝辽事实录》记载：明军在笊篱山被围，“奋勇力战，虏死甚众”。满桂、尤世禄奋勇而前，内外夹攻，拚力冲杀，突破包围。两军交锋，各有死伤。双方互存戒心，战斗很快结束。明援军回到宁远，后金军回到塔山。明军援锦州，有实有虚。后者，袁崇焕计诓皇太极便是一例。同日，《清太宗实录》记载：后金捕捉宁远信使，截获袁崇焕给纪太监、赵总兵的“密信”。信称：“调集水师援兵六七万，将至山海；蓟州、宣府兵亦至前屯；沙河、中后所兵俱至宁远；各处蒙古兵已至台楼山，我不时进兵”云云。皇太极信以为真，即收缩围锦兵力，聚集于城西，以防明援师。
十九日，袁崇焕派出奇兵，进逼扰敌。他说：“且宁远四城，为山海藩篱，若宁远不固，则山海必震，此天下安危所系，故不敢撤四城之守卒而远救，只发奇兵逼之。”袁崇焕设奇兵四支援锦：一是，募死士200人，令其直冲敌营；二是，募川、浙死卒，带铳炮夜惊敌营；三是，令傅以昭率舟师东出而抄敌后；四是，令王喇嘛往谕蒙古贵英恰等从北入援，牵制敌人。以上诸措施，均未见实效。
后金皇太极见诱明援军野战不成，锦州攻城不下，派使劝和不降，便向西移师，攻打宁远城。
宁远激战二十七日，早晨，天聪汗皇太极率大贝勒代善、二大贝勒阿敏、三大贝勒莽古尔泰和贝勒济尔哈朗、阿济格、萨哈廉等八旗官兵，往攻宁远。
时宁远城内，辽东巡抚袁崇焕偕内镇太监驻守，督率将士，登陴严防。袁崇焕指挥明军撤进濠内，总兵孙祖寿、副将许定国率军在西面，满桂令副将祖大寿、尤世威等率军在东面，余在四周，分守信地，整备火器，准备迎战。城外，布列车营，前掘深濠，作为屏障，明
兵都撤到濠内侧安营。以“副将祖大寿为主帅，统辖各将，分派信地，相机战守”。满桂率援军也在城外助守。宁远城坚、池深、炮精、械利，诚谓“宁城三万五千人，人人精而器器实”。袁崇焕此次固守宁远，除“凭坚城以用大炮”外，还布兵列阵城外，同后金骑兵争锋。他先遣车营都司李春华，率领车营步兵1200人，掘濠以车为营，列火器为守御。
二十八日，黎明，后金兵出现在宁远城北岗，于灰山、窟窿山、首山、连山、南海，分为九营，形成对宁远包围态势。皇太极率诸贝勒巡视阵前，说：“其地逼近城垣，难以尽力纵击，欲稍后退，以观明兵动静。”于是，后金军后撤，退到山岗背侧。他的意图是，引诱明兵趁他们后撤时发起冲锋，使之离开自己的阵地，给后金兵创造驰骑纵击的机会，以便全歼城外明兵，但明兵坚垒不动。
正红旗、镶红旗甲胄正蓝旗、镶蓝旗甲胄明辽军与后金军在宁远城，展开激烈的攻守战。袁崇焕列重兵，阵城外，背依城墙，迎击强敌。总兵满桂、副将尤世威和祖大寿等率精锐之师，出城东二里结营，背倚城垣，排列枪炮，士气高涨，严阵待敌。皇太极见满桂军逼近城垣，难以驰骋纵击，便命军队退依山冈，以观察明军动向。天聪汗皇太极欲驰进掩击，贝勒阿济格也欲进战；大贝勒代善、二大贝勒阿敏、三大贝勒莽古尔泰“皆以距城近不可攻，劝上勿进，甚力”。天聪汗皇太极对于三位大贝勒的谏止，怒道：
昔皇考太祖攻宁远，不克；今我攻锦州，又未克。似此野战之兵，尚不能胜，其何以张我国威耶！
言毕，皇太极亲率贝勒阿济格与诸将、侍卫、护军等，向明军驰疾进击，冲车阵，攻步卒。诸贝勒不及披甲戴胄，仓促而从。明总兵满桂、副将尤世威率军迎战，短兵相接，颇有杀伤。明辽军与后金军两支骑兵，在宁远城外展开激战，矢镞纷飞，马颈相交。明总兵满桂身中数箭，坐骑被创，尤世威的坐骑也被射伤；后金贝勒济尔哈朗、萨哈廉及瓦克达俱受伤。两军士卒，各有死伤。明辽军给后金军以杀伤，后金军予明车营以重创。
明军骑兵战于城下，炮兵则战于城上。袁崇焕亲临城堞指挥，“凭堞大呼”，激励将士，并命从城上以“红夷大炮”、“木龙虎炮”、“灭虏炮”等火器，齐力攻打。参将彭簪古以红夷大炮击碎八旗军营大帐房一座，其他大炮则将“东山坡上奴贼大营打开”。明军车营马步官兵，不畏强敌，安营如堵，且“鳞次前进，相机攻剿”。激战之中，后金兵死于炮火之中，明官兵倒于刀箭之下，横尸城外，尸填濠堑。至午，皇太极以其三员骁将“受伤，退兵，至双树堡驻营”。
从早晨到中午，明兵死战不退，后金军伤亡重大。明太监监军刘应坤奏报称：“打死贼夷，约有数千，尸横满地”。后金档案记载：“瞬间攻破其营阵，而尽杀之。”后金贝勒济尔哈朗、大贝勒代善第三子萨哈廉和第四子瓦克达俱受重伤，游击觉罗拜山、备御巴希等被射死。蒙古正白旗牛录额真博博图等也战死。后金军死伤甚多，尸填濠堑。
宁远比锦州，城池更坚深，兵马更精壮，火炮更猛烈，指挥更高明，尤有袁崇焕坐镇指挥，满桂、祖大寿、尤世威等猛将在城外搏击。后金兵无法靠近城池，甚至没有攻到城下。
经过宁远激战，皇太极亲见袁巡抚麾下炮猛兵勇，八旗官兵伤亡惨重，命令停止进攻，撤退到双树铺。后金将死者尸体，也运到这里焚烧。
二十九日，后金天聪汗皇太极率军撤离宁远，退向锦州。
攻城者，以不克为下；守城者，以全城为上。宁远一战，明军背城而阵，凭城用炮，以车营拒敌，以骑兵野战，打退敌军，终于获胜。辽东巡抚袁崇焕欣喜地奏道：
十年来，尽天下之兵，未尝敢与奴战，合马交锋。今始一刀一枪拚命，不知有夷之凶狠骠悍。职复凭堞大呼，分路进追，诸军忿恨此贼，一战挫之，满镇之力居多。
上文的“满镇”，就是总兵满桂。“职”就是辽东巡抚袁崇焕。
宁远城攻守战，皇太极攻城而不克；袁崇焕守城而全城——这就是明朝与后金宁远激战的结论。
皇太极攻宁远不克，又转攻锦州。
全城结局二十九日，皇太极率军撤离双树堡。翌日，到锦州城下。
先是二十八日，当后金兵在宁远城下激战之时，锦州的明兵趁后金军主力西进、势单力弱之机，突然大开城门，蜂拥冲杀出来，攻向后金大营，予敌一定杀伤。稍获初胜之后，迅即撤退回城。后锦州战报送到皇太极手里，他感到宁、锦前后、腹背受敌，不得不迅速从宁远撤军。
至是，皇太极回到锦州城外，命官兵向城举炮、鸣角，跃马而前。又令军士大噪三次，才入营。以后数日，后金军继续围困锦州城。白天，以万骑往来，断城出入；夜晚，则遍举薪火，示警干扰。
六月初三日，皇太极见劝降无效，准备向锦州城发起进攻。后金军列八旗梯牌，陈火器攻具，相视四周形势，以备明日激战。
初四日，凌晨，天聪汗皇太极设大营于城东南二里的教场，命数万官兵攻打锦州城南隅，卯刻进兵，辰刻攻城，顶冒挨牌，蜂拥以战。其他三面，列军佯攻，牵制明兵。明军从城上用火炮、火罐与矢石下击，后金军死伤众多。后金兵冒死运车梯，强渡城濠。濠深且宽，
不得渡过，拥挤濠外，遭炮轰击，纷纷倒毙，尸积如山。皇太极无视军兵惨死，力督攻城，必欲夺城。至午，后金兵伤亡，更倍于午前。明军凭藉坚城深濠，从城上发射火器，后金兵无法靠近城墙。傍晚，经过一天激战，皇太极见明军凭依高城深堑，施放强大火力，气候炎热，士气低落，攻城不下，遂命撤军回营。
锦州城外激战，后金军的损失，明总兵赵率教疏报：此役后金兵伤亡“不下二三千”。明镇守太监纪用奏报：
初四日，奴贼数万，蜂拥以战。我兵用火炮、火罐与矢石，打死奴贼数千，中伤数千，败回贼营，大放悲声。
《清太宗实录》记载：“攻锦州城南隅，因城濠深阔，难以骤拔。时值溽暑，天气炎蒸，上悯念士卒，乃引军还。”《旧满洲档》更少讳饰：
此次攻打时，兵士死亡很多，大军遂还。
由上可见，皇太极撤军的三个因素——城濠深、天气热、死伤多，其中“死伤多”是主要原因。
初五日，凌晨，天聪汗皇太极开始从锦州撤军。经小凌河城，拆毁明军工事。初六日，至大凌河城，毁坏城墙，然后东去。皇太极的父汗努尔哈赤在《清太祖武皇帝实录》中曾留下遗训：“至于攻城，当观其势，势可下，则令兵攻之，否则勿攻。倘攻之不拔而回，反辱名矣！”皇太极背负“辱名”之痛，于十二日回到沈阳。
初六日，辽东巡抚袁崇焕上《锦州报捷疏》言：
仰仗天威，退敌解围，恭纾圣虑事：准总兵官赵率教飞报前事，切照五月十一日，锦州四面被围，大战三次三捷；小战二十五日，无日不战，且克。初四日，敌复益兵攻城，内用西洋巨石炮、火炮、火弹与矢石，损伤城外士卒无算。随至是夜五鼓，撤兵东行。尚在小凌河扎营，留精兵收后。太府纪与职等，发精兵防哨外。是役也，若非仗皇上天威，司礼监庙谟，令内镇纪与职，率同前锋总兵左辅、副总兵朱梅等，扼守锦州要地，安可以出奇制胜！今果解围挫锋，实内镇纪苦心鏖战，阁部秘筹，督、抚、部、道数年鼓舞将士，安能保守六年弃遗之瑕城，一月乌合之兵众，获此奇捷也。为此理合飞报等因到臣。臣看得敌来此一番，乘东江方胜之威，已机上视我宁与锦。孰知皇上中兴之伟烈，师出以律，厂臣帷幄嘉谟，诸臣人人敢死。大小数十战，解围而去。诚数十年未有之武功也！
宁锦大捷，赵率教在锦州、满桂在宁远，英勇作战，立有大功。袁崇焕在报功的奏章中，力称功劳最大的是满桂。可见其大公无私，光明磊落。
宁锦之战，后金军攻城，明辽军坚守，凡二十五日，宁远与锦州，以全城而结局。明人谓之“宁锦大捷”，载入中国战争史册。