後金三貝勒則率領正藍旗的兵馬為左翼，直取廣寧右屯衛，再攻打小淩河驛、廣寧中屯守禦千戶所（鬆山堡）。
中路的後金天聰汗逼近大淩河堡，當時城池還沒有修築完成，廣寧中左守禦千戶所的守城明軍隻得抵抗後金大軍，修城明軍則匆忙撤往廣寧中屯衛。
左翼的後金三貝勒逼近廣寧右屯衛與小淩河驛時，城池也還沒有修築完成，明軍隻能邊打邊退，一路逃遁奔向廣寧中屯衛。
就這樣後金軍輕而易舉取得了大淩河堡、廣寧右屯衛兩城後，三路大軍會師廣寧中屯衛城下，距離護城河僅有一裡，後金軍四麵紮營，城內的明山海衛監軍：紀用，隻能傳令閹黨們征調；薊州鎮、萬全都指揮使司宣府鎮、山西行都指揮使司大同府、永平府、撫寧衛，等地的兵馬出關迎敵。
此時廣寧中屯衛城內僅有明山海衛監軍：紀用、明平遼總兵：趙率教，負責築城與守城。
但後金大軍壓境把周圍的衛所守軍全部逼近廣寧中屯衛，使得明軍可以集中兵力堅壁清野，合力禦敵。
5月12日，明山海衛監軍和明平遼總兵商議後，決定施行拖延戰術派遣使者來到後金軍大營內商談議和。
首先明軍對後金大軍來犯時，自己正在繕城整軍，治械儲糧，因此當後金軍突然圍城時，各路明軍們準備不足，所以紀用和趙率教遣官往皇太極大營議和，爭取拖延時間，以待援兵。
但後金天聰汗卻對廣寧中屯衛城內的明使態度強硬，雖然寫了回書，可就是拖著遲遲不見回複，後金天聰汗還一邊下令攻城，因此廣寧中屯衛激戰爆發。
午時，廣寧中屯衛城內外的攻守交戰激烈，後金軍久攻不下，受到了重大的損失，連忙後退五裡外紮營。
城裡與城外的議和與兵鋒，爾來我往，交替進行著，後金天聰汗認為初戰失利，他不甘心就派人到盛京城去調兵增援。
5月13日辰時，後金軍以騎兵圍城，慘遭明軍炮火反擊，不敢靠近城垣，急的後金天聰汗三次派遣使者來到城下說降，都被明平遼總兵：趙率教，拒之城外。
無奈之下後金天聰汗又傳令攻城，但後金軍一攻城便增加傷亡，彆無所獲。
不死心的後金天聰汗再發勸降書，還用箭射到城裡，接連發射數封書信，但城裡就是沒有反應，求和心切意圖利用漢奸投降派的後金天聰汗，一邊等待盛京城的援兵，一邊又再遣二人跟隨明使回廣寧中屯衛城內。
但明軍依舊閉城不納，後金天聰汗還讓明使帶了回信，書信內容意在激怒趙總兵，想讓他率部出城野戰，卻依舊起不了任何作用。
不過廣寧中屯衛被圍的消息，很快也由傳令兵送達京師，朝廷駐關外的閹黨們也要求調兵救援，就連後金天聰汗也在盤算，集中兵力圍攻廣寧中屯衛，等待明軍前來救援，在誘其野戰爭鋒，發揮騎射長技，—舉殲滅明軍。
然而明遼東總鎮巡撫也知道，眼下要是不發援兵，則廣寧中屯衛危機！如發援兵，便正中其計。
不僅寧遠衛要固守，還要出援廣寧中屯衛解圍，為了安全不允許袁巡撫親自率兵救援，隻能派遣明山海衛總兵：滿桂、明廣寧前屯衛總兵：尤世祿、明山海衛左參將：祖大壽，等率軍三萬人馳援。
同時明遼東總鎮巡撫還派人送給趙總兵寄過去一封書信，卻被後金軍意外截獲了。
於是後金天聰汗立即派遣，後金三貝勒、後金鑲藍旗和碩貝勒、後金鑲白旗台吉、後金鑲紅旗貝勒、後金正紅旗貝勒、後金汗王長子正藍旗貝勒等人率軍前往寧遠中左守禦千戶所（塔山堡）拿下此地，在繼續南下攔截明軍北上救援。
5月16日，明山海衛總兵、明廣寧前屯衛總兵率援軍前往廣寧中屯衛途中經過連山驛到笊籬山時，與後金軍偏師相遇。
明山海衛總兵、明廣寧前屯衛總兵奮勇殺敵內外夾攻，拚力衝殺最終突破包圍，兩軍交鋒各有死傷，但是雙方的死傷均較少，由於雙方互存戒心（後金軍害怕被明軍包抄後路，而明軍也害怕被後金聯合漠南蒙古包抄後路）因此戰鬥很快就結束了。
大明援軍撤回到寧遠衛，後金軍偏師則回到了寧遠中左守禦千戶所（塔山堡）。