五月六日，皇太极以明人于锦州、大凌河、小凌河筑城屯田，没有议和诚意为由，实际上是怕袁崇焕重建宁锦防线，威胁后金一安全，故率领五万大军攻明。当时守卫锦州的明总兵赵率教、监军太监纪用等人，闻知后金兵来攻，便把临近城堡的守军和粮草皆迁至锦州城内，实行坚壁清野。十一日，皇太极率军抵达锦州，遂围其城，见明军有备，即遣使劝降。十二日晨，赵率教、纪用“欲一缓师以待救”，派人赴金营议和。皇太极盛气怒目说:“此我家地方，尔等在此修城何为”并遣两人随至，带来致赵、纪二人书，书曰:
“今董率三军，亲至城下，尔等坐困孤城，外援莫至，将待势穷力屈，俯首就戮耶，抑事识机先束身归命耶，夫讲信修睦，共享太平。岂不甚美。今或以城降，或以礼议和，惟尔两太监酌而行之耳”。
赵率教对来使答复说:“城可攻，不可说也”。因此，皇太极下令“分兵两路，轮番交攻西北二面”。赵率教等人，率领全城将士英勇奋战，“并力射打，炮火矢石交下如雨，自辰至戌，打死敌尸填塞满地。至夜，拖抬死尸，退兵五里，西南下营”。
皇太极攻城受阻后，一面派人回沈阳调兵，一面继续围攻锦州。
袁崇焕看到锦州被围，许多部将要求出一援，他认为“宁远兵不可动”。，不然“正堕其计”，故请求朝廷另“发奇兵逼之”。明廷接受他的意见，从山海关等地调兵援锦，袁崇焕为了增强锦州军民守城的信心和决心，派人致书赵率教、纪用等人，告知明廷援锦的大概计划，“内有调集水师援兵六、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、各处蒙古兵已至台搂山。锦州城中火器俱备，兵马甚多，如加意防守，何能攻克”。此书不慎被后金兵截取，皇太极从中得知明廷派兵解救锦州之围情况，他考虑锦州城坚兵盛，一时不易攻破，明援兵抵达，更难取胜，况且这次伐明的主要攻打目标是宁远，而不是锦州。所以改变了战略，二十五日，当后金的沈阳援兵到达后，二十七日，只留下少数人马监视锦州，而亲统大军进攻宁远。
二十八日黎明，后金兵驰至宁远北岗。袁崇焕已有准备，沉着应战，命监军刘应坤、副使毕自肃“督将士登啤守，列营壕内，用炮距击”。而总兵满桂从山海关率领一万援兵在城东列阵助守，命总兵孙祖寿、副将许定国于西门扎营，令副将尤世威严整火器，以备迎战。皇太极发现后金兵的先锋部队已逼近城垣，难以尽力纵击，于是下令后撤，企图引诱明军出战，一举歼灭，可是明军按兵不前。他见此计不成，欲率军攻城，这时代善、阿敏、莽古尔泰三大贝勒，对一年前先汗努尔哈赤兵败宁远，记忆犹新，“皆以距城近，不可攻，愿上勿进，劝甚力”。皇太极说:“昔皇考太祖，攻宁远不克，今我攻锦州又未克，仍此野战之兵，尚不能胜，其何以张我国威耶”因此，他不听劝阻，亲自率军攻城，于是诸贝勒只好随之进击。
宁远城外的明军奋力抗击，阻止后金兵攻城，明车营都司李春华等，用“红夷”，“木龙虎”，“灭虏”等火器，“齐力攻打”，后金兵死伤“约有数千，尸横满地”。接着满桂、尤世威等也率领步骑冲杀上来，双方战斗更为激烈，满桂身中数箭，尤世威的坐骑被射伤。后金兵在扳车厚盾的掩护下不断攻城，城上袁崇焕指挥红夷大炮轰击，把皇太极的大帐炸毁，贝勒济尔哈朗、萨哈廉、瓦克达俱受重伤。皇太极亲自“督兵攻城，抵暮死者益众，乃撤兵归”，至双树铺驻营。
二十九日，皇太极看到后金兵死伤惨重，