努尔哈赤听到明朝辽东前线换了主帅，又自动地撤了锦州、右屯一带的防务，真是满心高兴。天启六年(公元1626年)正月，努尔哈赤亲率大军13万人，西渡辽河，直捣宁远。虽然宁远城中的守军只有10000多人，袁崇焕并没有被敌人的优势兵力所吓倒。他和大将满桂、副将左辅、朱梅、参将祖大寿等，集合城中全体将士，誓死守城。袁崇焕采取坚壁清野的策略，让城外的居民携带防守器具，全部迁入城内，然后放火烧掉城外所有民房，使敌人到来时没有任何可以利用的掩体。袁崇焕刺血为书，激励士气，并向他们下拜，表示抗敌的决心。将士们大受感动，都表示愿意同宁远城共存亡。袁崇焕还发出紧急公文给前屯和山海关的守将，让他们把逃跑到那里的官兵一律斩首，用以惩戒那些临阵脱逃的怕死鬼。袁崇焕采取了这一系列果断措施，全城军民都决心各守岗位，严阵以待，奋勇杀敌。
袁崇焕坚决表示：“我要死就死在这里，决不离开宁远一步！”
二十四日，在努尔哈赤的指挥下，后金军对宁远城展开了激烈的攻城战。袁崇焕亲自指挥明军，张弓射箭，发射各种火器，狠狠打击后金军。战斗打得激烈的时候，城上的箭和炮石就像雨点一样地发射出去，后金军被打死打伤的很多。努尔哈赤亲自督战，企图凿城而入。顽强的后金士兵，头上顶着挡箭牌，冒着箭石火器，带着攻城器械，前队倒下，后队又跟了上来，谁也不敢后退。明军虽然个个奋勇，但是城中炮石火器毕竟有限，又不可能指望高第派兵来援。在这种形势下，袁崇焕认为明军利于速战速胜。他命令炮手们对准后金军密集的地方，开炮轰击。只见炮声响处，烟火腾空而起，后金军血肉横飞，一片一片地倒了下去。这时候天色渐渐昏黑，在硝烟弥漫中，后金军的进攻暂时被打退了。