蓟辽总督洪承畴精通兵略，曾在西北连续大败逆闯李自成，将其杀至仅余十八骑人马。他受命出关后，根据辽东的各种状况，提出且战且守，步步为营，逐步向前推进以解锦州之围的战略，和祖大寿等辽将的主张完全一致，因此一举获得包括吴三桂在内的关外将士大力支持。洪承畴遂先把大军驻扎在宁远，然后在五月命总兵杨国柱先率精兵入松山试探进攻，一举攻取清虏的右翼山营。
然而，以兵部尚书陈新甲为首的一批无知京官，一怕清兵会在其他地方乘虚而入，二又担心时间一长，关外十多万军队一旦出现供给困难，会导致他们无法向皇上交差，因此极力主张速战速决。而以洪承畴为首的关外将领闻听此议后，一致认为明军“久持松杏，以资转运，且锦守颇坚，未易撼动”，所以上奏主张且守且战，步步为营，逐步前进。但最后崇祯帝还是听从了身边陈新甲等人的无知意见，派职方郎中张若麒往宁远监军，又令绥德知县马绍愉出关赞画军务，可这两人只知道阿谀奉承体会上意，一到军前就上书说“边兵可战”，崇祯于是再下圣旨，要关外诸将刻期进军。
洪承畴迫于皇上严旨，虽知冒进风险甚大，但无奈之下也只能勉强出战。遂于七月二十六日在宁远誓师，二十八日进军锦州城南乳峰山。
二十九日，总兵杨国柱率部攻西石门，遭多尔衮伏击，中箭身亡。
八月二日，多尔衮率军猛攻明阵，被明军斩杀将领二十余员，退还。
自此双方开始拉锯往复，但清虏腹背受敌，洪承畴自南山向北开炮，祖大寿从城头向南开炮，清虏被前后夹击无地容身，形势十分凶险，被迫退军六十里，并急请皇太极派大军增援。
皇太极收到消息后，大惊忧愤之下，呕血不止。次月九日，满蒙八旗年十五岁以上的男丁全部被命出征，十四日，皇太极未等病愈就亲自率军出发，倾巢而来。
九月十八日，皇太极率军到达锦州城北五十里的戚家堡，在松山和杏山间横截大路，绵亘驻营。然后自王宝山、壮镇台、寨儿山、长岭山、刘喜屯、向阴屯、灰窑山到南海口等处扎营，并开挖一丈二尺宽八尺深的大壕沟，隔断明军联络，使锦州、松山、宁远成为三个孤立的据点，无法互相援救。
洪承畴见势遂收缩兵力，于二十日列阵和对方决战。双方都知道此战关系重大，尤其是清人，输则有灭族之祸，因此双方都是殊死一战，结果不分胜负。但明军屯积在笔架山的大批粮草已为清虏所夺，退路又被截断，故虽兵势极壮，用兵亦奇，却以无粮而气挫势穷。
二十一日，洪承畴召集众人商议，意图和清虏决一死战。可监军张若麒却坚持要退回宁远。此前，张若麒曾经一再收督臣之权，以至军中一时但知有张兵部，不知有洪都督，督、监掣肘，众将不知所从，此时亦然，最后洪承畴无奈只得依从，决定全军南撤宁远。遂命总兵王廷臣等人为左路，马科等人为右路，定于初更时分开始突围行动。
谁知道当晚因总兵王朴贪生怕死，未到约定时间就率部先遁，致使明军阵势大乱，八镇人马无法约束而全部溃散，马、步自相践踏，弓甲遍野，最后途中遇伏大溃，洪承畴等突围未果，退还松山。而冲出去的部分部队，又在尖山、石灰窑遭遇伏击，伤亡惨重。吴三桂自大路强行突围成功，与王朴先进入杏山，马科、李辅明等人入塔山，监军张若麒、马绍愉等人自水路奔回宁远。其余人马因为奔向海边，溺死者不计其数。
二十二日，皇太极在松山城外又准备挖壕围困明军，于是夜间洪承畴再次率军分道突围，总兵官曹变蛟杀入皇太极中军，意图格杀皇太极，可惜因人数太少，在清虏的围攻下，曹变蛟中数枪重伤退回松山，部分人马杀出了包围，进入杏山吴三桂处。皇太极当晚大怒，杀守营门将，并处罚几百名牵连官兵，然后加强了对松山城的包围。
此时，锦州、松山已经都被包围，只有杏山在吴三桂手中并收容了大批败退的明兵，因此未被清虏占领。
二十六日，杏山的吴三桂所部，因兵力不敌又粮草无着，只得退回宁远就食。
此次为时十二天的大规模决战，明军被杀伤五万三千七百八十余人，损失马匹七千四百四十四匹，甲胄九千三百四十六件，赴海溺死者以万计。
皇太极虽然击溃了明军援锦主力，但是松山、锦州、杏山三城仍为大明所有，因此他继续围困松、锦、杏三城。
九月八日命济尔哈朗、杜度、阿巴泰等人围攻锦州。
十二日命多铎、阿达礼等人围攻松山。阿济格等人围攻杏山。
洪承畴败入松山后，城内粮食已尽，几次突围，皆告失败。
崇祯十五年二月十八日夜，城内副将夏承德开门投降，并事先捉拿了洪承畴及各大将领、官吏，献给清虏。清虏入城后斩杀害大明副将以下一百多人，兵丁三千余名，俘三千一百余人，甲胄、兵器合计一万五千二百多件，火器三千二百七十多门。洪承畴、祖大乐被送往沈阳关押，巡抚邱民仰、王廷臣、曹变蛟等不屈被杀，松山城夷为平地。
锦州城内的祖大寿，此刻已经彻彻底底地知道解围无望，粮食也全部耗尽，已经到了人吃人的地步。皇太极乘机派出已归顺麾下的祖大乐赴锦州劝说其兄祖大寿降清，并答应不杀城中军民。
三月八日，祖大寿在坚守锦州城两年，外无救兵内无粮草的情况下，在和皇太极达成不杀降人的协议后，开门投降。
那知道清虏骗开锦州城后，马上毁约，入城后立刻开始大屠杀，凡是非祖大寿部属者全部被杀。
祖大寿愤怒已极，然而却已无可奈何，只能束手无策，仰天长叹。城内大明副将以下官十七人、兵八千余人被害身亡，被俘一万二千四百多人，损失甲兵七千二百多件，各种火器六百多门。
四月中旬，皇太极招降抚杏山明军被拒，二十一日，济尔哈朗率军攻城。
二十二日，清虏以红夷大炮轰塌城墙二十五丈余，副将吕品奇投降，杏山失守。明军被俘六千八百多人，甲兵二千七百多件，各种火器八百五十多门。
五月，洪承畴终于被皇太极的怀柔政策所打动，剃发降清。
至此，吴三桂镇守的宁远卫地区，成为了大明朝在辽东最后一座没有失陷大型城池，也是最重要的一个战略防御中心。
崇祯十五年八月，皇太极因前次带病出征而导致病势严重，暴病身亡，他六岁的儿子接了他的位。
九月，济尔哈朗和八旗军第一猛将多罗武英郡王阿济格便除去丧服，率军对宁远地区再次发起了大规模的进攻。他们先绕开宁远，攻打宁远以西至山海关一线的中后所、中前所、前屯卫这三个明军卫所，中后所、前屯卫首先沦陷，其中的中前所守将总兵黄色弃城逃跑，导致中前所未经战斗便落入敌手。
这三个防御据点的被毁，使宁远与山海关之间的整体防线被破坏，宁远成了一座真正的孤城。
恶劣的局面，让一部分关宁军将士开始动摇。如宁远城内的守备孙友白，便于十二月偷偷越城而出，投降了清虏。
然而在如此极端不利的情况下，吴三桂最后还是领军击退了济尔哈朗和阿济格对宁远的进攻，一直到现在，还没发现清虏有再次进犯的迹象。
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