天启元年春,努尔哈赤率后金军攻占沈阳、辽阳,并企图夺占辽西和山海关。明廷面对后金的凌厉攻势,束手无策。袁崇焕则认为:若保关内,必守关外;若保关外,必守宁远。他的主张,得到前往山海关视察的明朝兵部尚书孙承宗的支持。
不久,明廷任用孙承宗取代王在晋。三年九月,孙承宗命袁崇焕与副总兵满桂领兵万余驻防宁远。袁崇焕抓紧筑城,使宁远成为关外军事重镇。五年夏,孙承宗采纳袁崇焕的建议,派兵据守锦州、右屯及大凌河堡等地,修缮城廓,使宁远有了屏障。
努尔哈赤乘明军易帅和匆忙撤军之机,于六年正月初,率军约6万西渡辽河,直趋宁远。袁崇焕决定采取坚壁清野之策,组织军民共同守城。他在将士面前刺血为书,以表守城决心。他在城上配置西洋大炮11门,在城内查缉□细,同时通告邻近各地,凡见到从宁远逃跑的将士立即斩首,很快稳定了军心和民心。二十三日,后金军包围宁远,劝降遭到拒绝。次日,后金军攻城,宁远军民依托坚城,浴血奋战。袁崇焕负伤,仍坚持指挥战斗,发射西洋大炮,给后金军以重大杀伤。后金军以盾牌和板车掩护,凿挖城墙,被守城军民用火团烧走。在宁远处于危急时刻,辽东经略高第和总兵杨麒却拥兵山海关不救。二十五日,后金军继续攻城,又遭到守城军民英勇抗击。精于骑射的八旗兵,在深沟高垒面前,矢石炮火之下,难以发挥特长,伤亡甚众,被迫撤军。努尔哈赤因此役失败,抑郁疽发,于八月十一逝世。
此战,明军杀伤后金军1.7万人,挫败了努尔哈赤夺占辽西和山海关的企图,是明朝对后金作战的一次重大胜利 在皇太极对朝鲜用兵之时,袁崇焕加紧修筑防御工事,另派赵率教、朱梅等将领进兵三岔河,牵制清军,作朝鲜的声援。但朝鲜不久就和满清订了城下之盟,赵率教等领兵而回,并未和清军接触。皇太极无法和明朝达成和议,却见袁崇焕修筑城堡的工作进行得十分积极,时间越久,今后进攻会更加困难,于是决定“以战求和”,对宁远发动攻击。
天启七年五月,皇太极亲率两黄旗、两白旗精兵,攻陷明方大凌河、小凌河两个要塞,随即进攻宁远的外围要塞锦州。 这时守锦州的是赵率教,他和监军太监纪用守城,派人去与皇太极议和,那自是缓兵之计,以待救兵。皇太极不中计,攻城愈急。
袁崇焕派遣祖大寿和尤世禄带了四千精兵,绕到清军后路去包抄,又派水师去攻东路作为牵制。这时天热,海上不结冰,水师用得着了 。赵率教感恩图报,又得袁崇焕时时勉以忠义,他和前锋总兵左辅、副总兵朱梅等率兵奋勇死战,和皇太极部下的精兵大战三场,胜了三场,小战二十五场,也是每战都胜。赵率教转怯为勇,自见敌潜逃到拚死守城,自畏缩不前到激战二十四日,到后来更在保卫北京之役中血战阵亡,终于在历史上与满桂齐名,成为当时的两大良将。他这个重大转变,非常突出的证明了袁崇焕的领导才能。
清军上次在宁远吃过败仗,兵将心中对袁崇焕都是很忌惮的。皇太极对诸将说:“先汗攻宁远不克,这次我攻锦州又不克,若再攻不下宁远,我可要声名扫地了。”于是下令总攻,击破城下明军骑兵,直薄城壁。比之第一次宁远之战,袁崇焕部的战斗力已有增强,敢于到城外决战了。上次要清军退后,才派五十名敢死队缒到城下拾箭枝,可见不敢开城门。袁崇焕亲上城头督战,大声呼叫。满桂战于城外。祖大寿、尤世禄回师攻击清兵后路。双方死伤均重,满桂身中数箭。明军野战终于打不过清军,于是退入城中据守。这场大战打得十分惨烈,城壕中填满了两方军士的死尸。
守军又以葡萄牙大炮轰击,击碎清方大营帐一座及皇太极的白龙旗,杀伤清兵不少。皇太极见部队损失重大,只得退兵。这一役明朝称为“宁锦大捷”,是明军对清军第二次血战胜利。

