“今董率三軍，親至城下，爾等坐困孤城，外援莫至，將待勢窮力屈，俯首就戮耶，抑事識機先束身歸命耶，夫講信修睦，共享太平。豈不甚美。……今或以城降，或以禮議和，惟爾兩太監酌而行之耳”。
趙率教對來使答複說:“城可攻，不可說也”。因此，皇太極下令“分兵兩路，輪番交攻西北二麵”。趙率教等人，率領全城將士英勇奮戰，“並力射打，炮火矢石交下如雨，自辰至戌，打死敵屍填塞滿地。至夜，拖抬死屍，退兵五裡，西南下營”。
皇太極攻城受阻後，一麵派人回沈陽調兵，一麵繼續圍攻錦州。
袁崇煥看到錦州被圍，許多部將要求出一援，他認為“寧遠兵不可動”。，不然“正墮其計”，故請求朝廷另“發奇兵逼之”。明廷接受他的意見，從山海關等地調兵援錦，袁崇煥為了增強錦州軍民守城的信心和決心，派人致書趙率教、紀用等人，告知明廷援錦的大概計劃，“內有調集水師援兵六、七萬，將至山海。薊州、宣府兵亦至。前屯、沙河、中後所兵俱至寧遠、各處蒙古兵已至台摟山。……錦州城中火器俱備，兵馬甚多，如加意防守，何能攻克”。此書不慎被後金兵截取，皇太極從中得知明廷派兵解救錦州之圍情況，他考慮錦州城堅兵盛，一時不易攻破，明援兵抵達，更難取勝，況且這次伐明的主要攻打目標是寧遠，而不是錦州。所以改變了戰略，二十五日，當後金的沈陽援兵到達後，二十七日，隻留下少數人馬監視錦州，而親統大軍進攻寧遠。
二十八日黎明，後金兵馳至寧遠北崗。袁崇煥已有準備，沉著應戰，命監軍劉應坤、副使畢自肅“督將士登啤守，列營壕內，用炮距擊”。而總兵滿桂從山海關率領一萬援兵在城東列陣助守，命總兵孫祖壽、副將許定國於西門紮營，令副將尤世威嚴整火器，以備迎戰。皇太極發現後金兵的先鋒部隊已逼近城垣，難以儘力縱擊，於是下令後撤，企圖引誘明軍出戰，一舉殲滅，可是明軍按兵不前。他見此計不成，欲率軍攻城，這時代善、阿敏、莽古爾泰三大貝勒，對一年前先汗□□哈赤兵敗寧遠，記憶猶新，“皆以距城近，不可攻，願上勿進，勸甚力”。皇太極說:“昔皇考□□，攻寧遠不克，今我攻錦州又未克，仍此野戰之兵，尚不能勝，其何以張我國威耶!”因此，他不聽勸阻，親自率軍攻城，於是諸貝勒隻好隨之進擊。
寧遠城外的明軍奮力抗擊，阻止後金兵攻城，明車營都司李春華等，用“紅夷”，“木龍虎”，“滅虜”等火器，“齊力攻打”，後金兵死傷“約有數千，屍橫滿地”。接著滿桂、尤世威等也率領步騎衝殺上來，雙方戰鬥更為激烈，滿桂身中數箭，尤世威的坐騎被射傷。後金兵在扳車厚盾的掩護下不斷攻城，城上袁崇煥指揮紅夷大炮轟擊，把皇太極的大帳炸毀，貝勒濟爾哈朗、薩哈廉、瓦克達俱受重傷。皇太極親自“督兵攻城，抵暮死者益眾，乃撤兵歸”，至雙樹鋪駐營。
二十九日，皇太極看到後金兵死傷慘重，寧遠城無法攻破，又怕置於寧錦之間，腹背受敵，歸路被截，便放棄攻打寧遠，揮師北上。三十日，後金兵至錦州，占領駱駝、大興等堡。六月三日，皇太極命列八旗梯牌及所有攻城用具，並乘騎觀察形勢，準備攻打錦州。四日晨，後金兵向錦州城南麵發動猛烈進攻，錦州守將趙率教等指揮明軍用紅夷大炮和各種火器射擊，迫使後金兵無法接近城牆。皇太極臨陣督戰，發動多次強攻，皆為明軍火炮擊退，戰鬥一直進行到傍晚，後金兵傷亡慘重，士氣低落。皇太極“因城壕深闊，難以驟拔，時值褥暑，天氣炎蒸”下令停止進攻，決定回師。五日，皇太極率領殘兵敗將離開錦州，途中拆毀大、小淩河二城，一路憂心忡忡的回到沈陽。這是明軍繼“寧遠大捷”後，再次取得“寧錦大捷”，也是明軍在關外戰勝後金軍的第二次重大勝利。
“寧錦大捷”，無疑與袁崇煥利用明金議和修複寧錦防線分不開，同時與他“守為正著，戰為奇著，款為旁著”的正確戰略戰術有直接關係。由於寧錦大戰的勝利，從而收複了大片失地，進一步加強和鞏固了寧錦防線，形成了以寧遠為核心，聯絡關外諸城，不僅可以獨自固守，而且還能互相支援的防禦體係，有效的保衛了山海關和京師的安全。
“寧錦大捷”，除了對明有重要意義外，而對後金也產生了極為深刻的影響。
第一，後金因寧錦戰敗，促使滿洲貴族內部汗權和王權的鬥爭日益激化，社會階級矛盾和民族矛盾更加尖銳。皇太極為了解決麵臨的問題，決定實行一係列的內政改革和對外政策的調整。所以在對明的政策也有所改變，他采納了廷臣的建議，所謂“我國處南朝之大計，惟講和與自固二策而已”，就是利用議和的手段，以達到自固的目的，於是主動打起議和的旗號，通過明朝邊官、朝鮮國王、蒙古台吉向明廷轉達和談的願望。直到天聰十年(1636)，皇太極由於進行了社會改革，加強了汗權，業征服了朝鮮和蒙古，解除了東西兩麵的威脅，便改元稱帝，對明由積極議和轉入大肆進攻;
第二，皇太極吸取寧錦慘敗的教訓，放棄了攻打寧錦，打開山海關的作戰方針，認為“彼山海關，錦州防守甚堅，徒勞我師，攻之何益?惟當深入內地，取其無備城邑可也”。於是就繞開寧錦防線，取道內蒙入關，深入明境，攻城略地。可是，有寧錦堅城的存在，後金進關也不敢久留，害怕後路被截斷，沈陽受攻，所以隻好很快退出關外。天聰四年(1630)，雖然後金兵攻占永平等四城，卻得而複失，這說明沒有清除寧錦防線，占領山海關之前，要想立足關內是不可能的，所謂“年來我兵內入，累次破城獲捷，而不得坐守其地者，皆因關門阻隔，首尾難顧，是以得其城而不能保”。可見，寧錦防線直接影響後金製定對明作戰的策略;
第三，後金軍在寧遠兩次戰敗，都是明軍火炮所致，皇太極深感“野地浪戰，南朝萬萬不能;嬰城固守，我國每每弗下”，“屢屢出征，屢屢不能長驅”，其因是以刀矛弓箭等冷兵器，要想攻破有火炮設防的堅城是不容易的。所以，他也想改變單純使用冷兵器，而增加倚重火炮的力量，加強後金兵的攻堅能力，於是開始關注鑄炮之事。天聰五年(1631)，皇太極命佟養性為督造官，帶領一批明降軍中的炮匠，如王天相、祝世陰、丁啟明等人，鑄造紅夷大炮，製成後賜名為“天佑助威大將軍”，當年就有四十門紅夷大炮裝備了八旗兵，八月後金兵攻打大淩河城時，“用‘大將軍，力也，自後師行必攜之”，從而打破了明王朝獨擅火炮長技的局麵。後金軍使用火炮，大大增強了攻堅力量，這對後金戰勝明朝，建立清王朝的作戰中起了重要作用。
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