五月，皇太極從朝鮮退兵後，率兵直抵錦州，將其包圍。趙率教與紀用一方麵閉城堅守，一方麵派遣使者議和，想以此拖延時間等待援軍，使者跑了三個來回仍舊沒有決定，而後金軍的攻勢越來越猛。袁崇煥以寧遠的兵力不能輕易調動，於是讓尤世祿、祖大壽率領精銳騎兵四千繞到大軍後麵決戰，另派遣水軍從東麵進行牽製，並請求薊鎮等地發兵東護關門。明廷命山海關的滿桂移駐前屯，三屯孫祖壽移往山海關，宣府黑雲龍移往一片石，薊遼總督閻鳴泰移到關城，又調動昌平、天津、保定的部隊奔赴上關；傳檄山西、河南、山東等地的守將整備好兵馬聽候調遣。
尤世祿剛要整備出發，後金軍又分兵來攻寧遠，袁崇煥與劉應坤、畢自肅率將士登上城樓防守，在濠溝內排列陣營，用炮遠距離轟擊。而滿桂、尤世祿、祖大壽在城外與後金軍搏戰，死傷比較多，滿桂也中箭負傷。
後金軍從寧遠撤退後增加錦州的攻勢，但仍舊無法攻克，而且傷亡慘重，六月，後金軍撤兵，史稱“寧錦大捷”。而後金軍撤兵時順道毀壞大小淩河二城。
憤而辭官
寧錦之戰後，滿桂、趙率教等人都得到了應有的賞賜，但袁崇煥卻因為魏忠賢讓他的黨羽彈劾袁崇煥不救援錦州，論功行賞時，隻給袁崇煥增加一級官階。尚書霍維華為此感到不平，上疏乞求辭去蔭襲子孫的賞賜，但魏忠賢不許。七月，袁崇煥辭官回鄉。明廷以王之臣接替袁崇煥為督師兼任遼東巡撫，駐紮寧遠。
重新見用
天啟七年（1627年），明熹宗駕崩，明思宗朱由檢即位，設計將魏忠賢除去，並把之前冒領軍功的人削職。在朝中大臣的建議下，袁崇煥得以重新被啟用，被任命為兵部尚書兼任右副都禦史，督師薊遼、兼督登萊、天津軍務。同年七月，袁崇煥返回京城，上疏陳述兵事，朱由檢於平台召見袁崇煥，袁崇煥聲稱自己可以五年複遼，朱由檢對此大加讚賞。給事中許譽卿問袁崇煥複遼的策略，袁崇煥卻說是用這種話安慰皇上。許譽卿說：“皇上英明，怎麽可以隨便應對。他日按照期限追求成效，你該怎麽辦？”袁崇煥也覺得自己失言了，於是上奏說：“五年複遼的計劃不容易完成，陛下既然委托給臣，臣怎麽敢推辭這艱難的任務。但是五年內，戶部轉運軍餉，工部供應器械，吏部用人，兵部調兵選將，必須朝廷內外事事配合，才能有所成功。”朱由檢於是讓四部的臣按照袁崇煥的話辦。
袁崇煥害怕自己去往邊關以後，朝廷中難免有人會再次誹謗自己，於是將此事告訴朱由檢，朱由檢在大學士劉鴻訓等人的建議下，收回王之臣、滿桂的尚方寶劍，將其賜給袁崇煥。鑒於此前熊廷弼、孫承宗都因為受到排擠陷害，使自己的意願難以舒展，袁崇煥於是又上書說：“恢複遼地的計策，不外乎臣往年所提出的以遼人守遼土，以遼土養遼人，防守是正規的策略，攻戰是變通的策略，和議是輔助策略的說法。執法在循序漸進而不在突變猛進，在追求實效而不在貪圖虛名。這是臣與諸邊防官員所能做到的。至於選擇用人的入，與被人用的人，都是皇上掌握其中的關鍵。怎麽才能用人而不三心二意，相信而不懷疑？因為駕馭邊防大臣與朝廷大臣不同，軍中可驚可疑的事特彆多，隻應當談論成敗的大局，不必摘取一言一行的細小過失。事情的責任既然重大，招致怨恨實在多。各種有利於邊疆的事情，都是不利於自身的。況且謀取敵人急，敵人亦從而離間，因此作邊疆的大臣很難。陛下愛護臣了解臣，臣何必過於疑慮懼怕，但心中有所危懼，不敢不告訴。”朱由檢發優詔答覆袁崇煥，並賞賜蟒袍玉帶、銀幣，但袁崇煥上疏推不接受辭蟒袍玉帶。
崇禎二年（1629年），駐守寧遠的來自於川、湖等地的士兵因為軍餉的事而嘩變，袁崇煥用計將其平定。而後袁崇煥請求將寧遠、錦州合為一鎮，讓祖大壽鎮守錦州，何可剛替代朱梅駐寧遠，趙率教守關門，袁崇煥自駐寧遠，同時上書給朱由檢極力稱讚祖大壽等三人的才能，並說自己五年複遼的計劃全靠這三人來實現，如果五年後沒有實現，他將親手將這三人斬殺，自己到司法部門領罪服死。朱由檢加封袁崇煥為太子太保，並賜給蟒衣銀幣。
殺毛文龍
崇禎二年（1629年），袁崇煥以東江毛文龍雖然能牽製後金軍，但毛文龍耗費的錢糧實在太大，袁崇煥上書請求讓朝廷派人來管理毛文龍部的軍餉，毛文龍不喜歡有文官監製著自己，於是上書爭辯。而後毛文龍前來拜謁袁崇煥，袁崇煥以上賓之禮接待毛文龍，毛文龍也不謙讓，袁崇煥於是決定殺掉毛文龍。