努尔哈赤率大军抵达宁远城下，驻扎于宁远城西北方向的城外。
努尔哈赤称自己有二十万大军，希望能劝降袁崇焕。
袁崇焕回信称努尔哈赤不过十三万军队，以此表现自己对努尔哈赤军力的了解，拒绝投降。
努尔哈赤见劝降无果，便命令大军开始攻城。
而袁崇焕在建奴开始攻城之后，还与朝鲜的使臣韩瑗等人谈笑风生。
在听到炮声后，朝鲜使者吓得惊慌失措，而袁崇焕则对着惊吓的韩瑗等人笑着说道：“贼至矣！”
此后几天里，努尔哈赤以楯车和重骑兵轮番猛攻宁远城。
袁崇焕则指挥明军用红夷大炮、火铳等火器还击，并不断用石块堵住被后金军在城墙上凿开的窟窿。
宁远城内军民的顽强抵抗，给建奴带来了巨大的伤亡。
见久攻不下宁远城，努尔哈赤不得不决定撤军，撤军前努尔哈赤还派兵渡过结冰的大海，杀尽了觉华岛上的大明军民以泄愤。
在努尔哈赤撤军前，大明朝廷对宁远城的防守并没有抱太大希望。
然而袁崇焕却指挥宁远城内的明军，取得了自萨尔浒之战以来，大明第一次对后金正面交锋的胜利，因此此战被大明朝廷称为“宁远奇捷”或“宁远大捷”。
当捷报传到北京市，大明朝野为之欢呼，天启帝称，“此七八年来所绝无，深足为封疆吐气”，遂加封袁崇焕为都察院右佥都御史衔。
后来又任命袁崇焕巡抚辽东、山海等处，赋予便宜行事之权。
没过多久，天启帝又加封袁崇焕为兵部右侍郎兼都察院右佥都御史，恩荫其一子世袭锦衣卫正千户，赏银四十两，纻丝三表里。
宁远之战后，袁崇焕本来希望自己能统一辽东事权。
而他也的确得到兵部尚书王永光的支持。
在二人的建议下，大明朝廷开始讨论，是否应该裁大明派驻在辽东的经略及总兵，将辽东所有的事权统一于辽东巡抚的方略。
然而天启帝并未听从此建议，不仅如此，天启帝还派出了六名宦官到辽东充当监军。
又将辽东经略改为辽东督师，并用王之臣取代高第出任辽东督师，位在袁崇焕之上。
同年夏，袁崇焕麾下两员将领——驻守前屯卫的赵率教和驻守宁远的满桂不和。
袁崇焕此次站在了赵率教一方，向明廷请求将让赵率教统领关外之兵，调离满桂。
但袁崇焕上书前，并未与刚上任的辽东督师王之臣商量，而王之臣也反对袁崇焕这种做法，袁崇焕因此与王之臣不和，一度请求辞职。
后来在大明朝廷的调解下，袁崇焕上书自责，并同意留下满桂镇守山海关，赵率教移镇宁远。
此后，袁崇焕与王之臣多有分歧，如袁崇焕欲贯彻自己“以辽人守辽土，以辽土养辽人”的构想，试图在关外大兴军屯，此方案受到王之臣的反对，明廷也未同意。
此外，努尔哈赤死后，袁崇焕打算趁建奴汗位更迭之际，“趁机进剿”。
袁崇焕先利用其便宜行事之权，派遣手下的李喇嘛去沈阳，借吊祭努尔哈赤为名窥探建奴虚实。
建奴新汗皇太极，趁机提出议和的请求，袁崇焕有意答应，准备“因而间之”（即趁机离间）。
王之臣则反对派吊使及议和，称此举会令明朝的藩属蒙古及朝鲜寒心。
而当时大权在握的大太监魏忠贤，支持袁崇焕的主张 ，于是大明与建奴双方开始议和交涉。
在此期间，袁崇焕先修松山、杏山二城，再修锦州、大凌河、小凌河三城。
为了在朝堂上得到支持，袁崇焕的立场也逐渐倾向“阉党”。
此后袁崇焕几乎每次上书，都要称颂魏忠贤一番，甚至表示“臣今春宁远之战，则厂臣（魏忠贤）之所谋也。”
而这，也为袁崇焕之后的悲惨遭遇，埋下了伏笔。
天启七年（1627年）二月，王之臣因与袁崇焕分歧太大，称病请辞，明廷批准了他的请求，并空缺辽东督师之位。
此后，由辽东巡抚袁崇焕一人主持辽事，袁崇焕提出了，“守为正着、战为奇着、款为旁着”的方略。
同年，建奴入侵朝鲜（丁卯之役），等消息传来后，袁崇焕命令部下东援朝鲜。
但朝鲜方面在之后与建奴达成议和， 等建奴入侵朝鲜传到京师后你。
天启帝听从兵部尚书冯嘉会的建议，命袁崇焕趁后金，“远掠巢虚之时，挑选关宁精锐，择智勇之将，轻骑入捣，大兵陈河，相机续济，以牵奴后而纾属国之急”。
袁崇焕遂派总兵赵率教及副总兵左辅、朱梅等领精兵九千人去三岔河（辽河下游）一带执行“捣剿”任务，继而又派参将徐琏率1000水兵东援朝鲜。
但他们都只是虚张声势，并未对建奴起到任何牵制作用。
袁崇焕因此受到天启帝的斥责，他上书为自己辩解称，“建奴，十万掠鲜、十万居守”。
意思就是建奴大本营并非空虚，直接“捣剿”过于冒险，他只能在确保山海关和宁远城安全的情况下，让赵率教等人伺机而动。
因为建奴入侵朝鲜，大明与建奴的和谈计划也由此破裂。
皇太极指责袁崇焕，“诈称和好，乘间葺城”。
皇太极于同年五月，率军进攻新筑的锦州等城。
而袁崇焕则命赵率教及左辅、朱梅移驻锦州，击退了建奴的攻城。
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