努爾哈赤取得薩爾滸大勝之後，在赫圖阿拉的衙門裏搭起涼棚，八旗的諸貝勒、大臣分坐八處，大貝勒代善、二貝勒阿敏、三貝勒莽古爾泰、四貝勒皇太極以及投降的朝鮮都元帥薑弘立、副元帥金景瑞六人坐在凳子上，舉行大宴會。他下令把繳獲的甲胄、兵仗、衣物、槍炮等，分作八堆按軍功進行分配。又指令休整士卒，牧放馬匹，繕治器械，等待時機以奪占開原、鐵嶺。
同後金的歡慶勝利、厲兵秣馬相反，薩爾滸三路覆滅之訊報到京師，吏民駭愕，舉朝震驚。言官頻上劾章，要求追究喪師責任；官吏收拾細軟，準備遣送眷屬南逃；商民惶恐不安，京城九門辰開午閉；部院官員戍守，稽防後金諜工潛入。
然而，朝廷在一片埋怨和混亂之中，卻拿不出扭轉遼東局勢的對策。
大學士方從哲在薩爾滸之戰大敗的當月，疏請萬曆帝“即日出禦文華殿，召集文武百官，令各攄所見，備陳禦虜方略，庶幾天威一震”。他在疏奏中分析三路喪師以後的形勢時言：軍氣日益灰沮，人心日益驚惶，開原商賈士民逃竄幾半，寬、璦城堡奔潰一空，遼之為遼真岌岌乎有不可保之勢矣！但是，他的疏言留中不報。
薩爾滸喪師過去兩個月以後，明廷對遼東局勢並沒有作出有力的決策。努爾哈赤見時機有利，便乘勝率軍進攻開原。
開原是一座古城，地勢險要，“跨龍岡，臨大漠，邊徼咽喉之路”。它東鄰建州，西接蒙古，北界葉赫。因此，“遼左三麵臨險，而開原孤懸一隅”。開原不但是明朝同蒙古和女真經濟文化交流的重要場所，而且是明廷在遼東對抗蒙古貴族和女真貴族南進的前沿堡壘。努爾哈赤進兵遼、沈，自然就要先摧毀明朝孤懸的堡壘開原。
萬曆四十七年就是天命四年（1619）六月初十日，努爾哈赤率八旗軍四萬人往征開原。他兵分奇正兩路：以小股部隊直奔沈陽為疑兵，沿途殺三十餘人、俘二十人以虛張聲勢；主力部隊則進靖安堡，於十六日突抵開原城。
時明開原道韓原善不在署，以推事官鄭之範攝道事。原總兵馬林、副將於化
龍、參將高貞、遊擊於守誌、守備何懋官等率兵戍守。鄭之範“貪髒枉法”，異常貪暴，素失軍心。城中守軍腐敗不堪，毫無鬥誌，兵無糧餉，馬缺草料，呈現兵逃馬倒的混亂狀況。
努爾哈赤事先派諜工到開原，對其內部的軍隊多寡、兵士勇怯、糧餉虛實、把吏智庸都了如指掌，特別是探知守軍到城外遠處牧放馬匹，就乘虛突然率兵圍城。
當時馬林同蒙古介賽、煖兔訂有盟約，他們答應後金進攻開原時出兵援助。
馬林依恃盟約而不設防。八旗軍馳抵開原城下，馬林未來得及布防，鄭之範等慌忙登城守禦，並在四門增兵。八旗軍一麵在南、西、北三門攻城，布戰車、豎雲梯，魚貫而上，沿城衝殺，頓時城上守兵潰散；一麵布重兵於東門，進行奪門搏戰。由於後金派進的諜工“開門內應”，八旗兵得以順利地奪門進城。攝道事鄭之範臨陣倉皇，下城乘馬帶家丁從北門逃竄，後被逮住死於獄中。開原城陷，於化龍、高貞、於守誌等皆死，馬林被斬。馬林之父馬芳，由行伍出身而升至大帥。
馬林由父蔭官參將，後為遼東總兵官，但自詡甚高，並沒有將才，紙上談兵，終至敗死。
但是，開原城之明軍民仍拚死守城。
八旗軍占領開原城後，努爾哈赤登上城，坐南樓。後巡視，聽軍報，舉目四眺，閱覽形勝。他以聲東擊西、乘虛而攻、步騎摧堅、裏應外合的策路，智取開原。曾提任明兵部尚書、遼東經略的王在晉說：“開原未破而奸細先潛伏於城中，無亡矢遺鏃之費，而成摧城陷陣之功。奴蓋鬥智而非徒鬥力也”。這對努爾哈赤以智謀取勝，是一很好的例證。
後金軍奪占開原之後，“誌驕氣滿，夜醉如泥”，縱掠三日，滿載而歸。據明人記載，開原“城大而民眾，物力頗饒，今住城中，用我牛馬、車輛，搬運金錢、財貨，數日未盡，何止數百萬”！《滿文老檔》也記載，後金奪取開原，把掠獲的財寶、金銀、布匹、糧食等，用馬騾馱載，牛車裝運，竟達三日夜。接著放火焚燒了開原城的衙署、房舍、倉廩、樓台。後金將掠獲的財物運到界凡城，按軍功大小進行分配。
智取開原以後，努爾哈赤更為重視對降服漢官的政策。他說：“彼知天意佑我，又聞吾國愛養人民，故相繼來歸耳。”明原任開原城千總王一屏、戴集賓、
金玉和、白奇策等六人，因妻子被擄，投降後金。他們及隨從都得到優厚賞賜。
這個優厚投降後金漢官的政策表示，努爾哈赤要分化明朝官員，收買漢族地主，進占更多的遼東城鎮。
七月二十五日，努爾哈赤繼奪取開原以後，又率領貝勒大臣統兵五六萬人，出三岔兒堡，圍攻鐵嶺。鐵嶺之城，“諸夷環繞，三麵受敵，最為衝要”。鐵嶺為明朝沈陽北部重要城堡。堡壘是最容易從內部攻破的。努爾哈赤為了從明軍內部攻破堡壘，不惜重金收買明軍中的叛徒，導致鐵嶺守軍陷於腹背受敵的境地。先是，同年四月，明廷派李如楨為遼東總兵官。李如楨為李成梁第三子，由父蔭為指揮使，官至右都督，並且在錦衣衛，曾掌南、北鎮撫司。“如楨雖將家子，然未曆行陣，不知兵”。他受命以後，借父兄權勢，又以錦衣近臣自詡，未出山海關，就遣使與總督汪可受講鈞禮，鬧得朝議嘩然。既抵遼東，經略楊鎬以其為鐵嶺人，派他守鐵嶺；沒過多久，又令李如楨屯駐沈陽。鐵嶺僅以參將丁碧等領兵防守，兵力更加單弱。所以，努爾哈赤把丁碧作為餌下遊魚。
後金汗是在探知明軍將領之間的矛盾及鐵嶺城守空虛後，才帶兵圍城的。
他坐在鐵嶺城東南的小山上，指揮八旗軍的步騎攻城。遊擊喻成名、吳貢卿、史鳳鳴、李克泰等率軍堅守，放火炮，發矢石，八旗兵死傷非常多。努爾哈赤派兵豎起楯梯，登城毀陴；與此同時，被收買的明“參將丁碧開門迎敵”，引導八旗軍進城，明遊擊喻成名等因外無援兵，內有叛徒，城陷後陣亡。鐵嶺陷後，“士卒盡殺之”，“屯兵三日，論功行賞，將人畜盡散三軍”。努爾哈赤通過明軍中的叛徒，分裂其內部攻破堡壘，智取了鐵嶺。
但是，總兵官李如楨未能聞警馳援，才是明失去鐵嶺的重要原因。
鐵嶺陷後城內軍丁死亡四千餘人，城鄉男婦被殺擄萬餘人。但李如楨縱兵割後金死兵一百七十九顆首級上報功績。李如楨以擁兵不救，後被下獄論死，崇禎時又被免死充軍。
開原和鐵嶺，是明朝遼東禦守後金軍西進的屏蔽，二城失陷，其失甚大。明人評曰：“鐵嶺、開原，為遼重蔽，既並陷賊，則河東已在賊握中。”此為中綮之言。
就在努爾哈赤智取開原、鐵嶺，連連得誌的時候，明兵部右侍郎兼右僉都禦史、遼東經略熊廷弼，策馬日夜兼程，來到遼陽。熊的到來，使遼東形勢發生急
劇變化，後金汗進取遼沈計劃遇到了困難。努爾哈赤召集諸貝勒大臣及李永芳等，商議進取方略。根據熊廷弼獲明生員降順後金並為其諜工的賈朝輔同年八月的供詞稱：本月初十日，降主會集諸部各頭目及李永芳等，問此番攻取何先？或曰當先遼陽，傾其根本；或曰當先沈陽，潰其藩籬；或曰熊經略已到，彼必有備，當先北關，去其內患。降主曰：“遼已敗壞至此，熊一人雖好，如何急忙整頓兵馬得來！”李永芳曰：“凡事隻在一人，如憨一人好，事事都好。”降主曰：“說得是。
我意亦欲先取北關，免我內顧；將來好用全力去攻遼、沈。”上述供詞中的降主，就是努爾哈赤。熊廷弼經略遼東，打亂了努爾哈赤擬定的進軍日程表。他根據遼東局勢的變化，重新作了部署：北取葉赫，西撫蒙古，等待時機，攻取遼、沈。
明朝三路覆滅，遼東告警。吏部尚書趙煥率領廷臣詣文華門，持奏疏跪請。
萬曆帝召見群臣，共議遼東戰守長策。到傍晚，始遣中官以帝疾諭之退。趙煥等再疏趨萬曆帝禦文華殿聽政，疏言：“他日薊門蹂躪，敵人叩閽，陛下能高枕深宮，稱疾謝卻之乎？”於是，明廷在群臣促議之下，最終起用原任禦史熊廷弼為大理寺丞兼河南道禦史，宣慰遼東。
熊廷弼，字飛百，江夏（今武昌）人，萬曆二十六年（1598）成進士，後任禦史。他身高七尺，雷厲風行，左右皆能射，有膽知兵，剛直不阿，其嚴明在軍中頗有聲望。萬曆三十六年（1608）巡按遼東。他在巡行金州路上，有一個同城隍神作鬥爭的故事：“歲大旱，廷弼行部金州，禱城隍神，約七日雨，不雨毀其廟。及至廣寧，大書白牌，封劍，使使往斬之。未至，風雷大作，雨如注，遼人以為神”。這個傳說生動地反映出熊廷弼敢於鬥爭的大無畏精神。時巡撫趙楫、總兵李成梁放棄寬奠八百裏給建州，並且將六萬民戶焚舍內徙。熊不畏權貴炙炎，疏劾二人罪狀。他在“遼數年，杜饋遺，核軍實，按劾將吏，不事姑息，風紀大振”。後黨爭案起，熊廷弼回籍聽勘。
楊鎬喪師，明廷於三月二十三日起用熊廷弼宣慰遼東。當時熊廷弼在家中，聞命後，每晝夜兼馳二百餘裏，赴京請敕書、關防，但兩上奏疏，不即給發。六月二十二日，擢為兵部右侍郎兼右僉都禦史，經略遼東。至七月初七日，始陛辭赴遼。時開原已失，剛出山海關，鐵嶺也失陷了。熊廷弼於二十九日抵遼陽後，展現在麵前的是一幅殘破凋敝的畫麵。
官將：自喪敗以來，遼軍總兵以下官將死者達五六百員，降者百餘員，“遼
將、援將已是一掃淨盡，今殘兵零碎，皆無人統率”；幸存者也是終日兀兀，畏敵如虎。
兵士：遼軍中的殘兵，“身無片甲，手無寸械，隨營糜餉，裝死扮活，不肯出戰”；額兵，或死於征戰，或圖厚餉逃為新兵；募兵，大部分為無賴之徒，不習弓馬，朝從甲營領出安家月糧，而暮投乙營點冊有名；援兵，更為濫竽充數，弱軍朽甲，不堪入目。這五六萬遼兵，各營逃者日以千百計，而且“望敵而逃，先敵而逃，人人要逃，營營要逃”。
遼民：一年之間遼東人民，“或全城死，或全營死，或全寨死，或全家死。
軍散之日，遼、沈餘民放聲大哭，魂魄雖收，頭顱猶寄。人有百死而無一生，日有千愁而無一樂，家家抱怨，在在思逃”。逃難的饑民，吃草根樹皮度日，草根樹皮吃盡，甚至能夠父子相食。
軍器：自清、撫失陷以來，百年所藏貯的盔甲、弓刀、槍炮等軍器，一貧如洗。“堅甲、利刃、長槍、火器喪失俱盡，今軍士所持，弓皆斷背斷弦，箭皆無翎無鏃，刀皆缺鈍，槍皆頑禿”。更令人震驚的是在遼陽教軍場受驗的近三萬兵士中，有的全無一物，借他人殘盔朽甲應付，竟有兩萬多人戴氈帽、著夾衫，徒手應點。
糧餉：到戶部領糧餉，連續三個月，都不發給。熊廷弼說：“豈軍到今日尚不餓，馬到今日尚不瘐不死，而邊事到今日尚不急耶！軍兵無糧，如何不賣襖褲什物，如何不奪民間糧窖，如何不奪馬料養自己性命，馬匹如何不瘐不死”！戰馬：遼東原有戰馬數萬匹，兵敗之後，一朝而空。所餘馬匹要麼是傷，要麼是弱，除因短料缺草外，“率由軍士故意斷絕草料，設法致死，圖充步軍，以免出戰。
甚有無故用刀刺死者”。
總之，自努爾哈赤襲破撫順到奪占鐵嶺，僅有一年零三個月的時間，明朝遼東形勢急轉直下。經略熊廷弼在《東事問答》中概括遼東局勢頹敗時言：“始下清、撫，譬火始然；三路覆師，厥攸灼矣；開、鐵去而遊騎縱橫，火燎於原；今且並窺遼、沈，遂成不可響邇之勢。”但是，遼東經略熊廷弼卓然獨立，力挽狂瀾，針對上述時弊，采取整頓措施。
第一，躬自巡曆，嚴肅軍紀。熊廷弼始抵遼陽，派僉事韓原善往撫沈陽，憚不敢行；繼命分守道閻鳴泰往，竟至虎皮驛慟哭而回。於是熊廷弼親自巡曆，自
虎皮驛到達沈陽，又乘雪夜赴撫順關，勘視屯紮形勢。總兵賀世賢以近敵斥堠，恐有不虞，極力加以勸阻。他說：“似此冰雪滿地，斷不料經略輕身往”。並鼓吹應進撫順關。後金偵報經略巡邊，努爾哈赤命斬木運石堵絕山口，以防明軍襲擊。
經略熊廷弼令嚴法行，駢斬逃將劉遇節、王捷、王文鼎，獻首各壇，舉哀大哭，以祭死節兵民。立刻“居民哀感，官軍恐栗”。他又誅貪將陳倫，劾罷總兵官李如楨，號令專一，軍紀整肅。
第二，籌措糧餉，招集流亡。熊廷弼蒞任後，上書朝廷，奏請調撥糧餉；整飭軍伍，裁汰冗員惰卒，節省冗兵糧餉；招集流亡，返鄉耕農，足食裕糧。熊廷弼招集流移數十萬人，使去者歸，散者聚，人人其樂融融；商賈逃難回籍者，今且捆載麇至，塞巷填衢，不減五都之市也。並興屯墾，植糧穀，助兵餉，安民心。
第三，修整器械，繕治城池。熊廷弼上書朝廷奏稱，除請內庫撥發器械外，自籌打造定邊大炮三千數百尊，百子炮數千尊，三眼槍等七千餘杆，盔甲等四萬五千餘副，槍刀、銳又二萬四千餘件，火箭四十二萬餘支，火罐等十萬餘個，雙輪戰車五千餘輛等。他又浚濠繕城，修遼陽牆垣，“城高厚壯，屹然雄峙”；城外挑濠三道，每道寬三丈，深二丈，濠外複築大堤瀦水，以加強守禦。
第四，激勵士氣，任用遼官。熊廷弼為振奮士氣，集官兵於教場，殺牛數百頭，置酒數千壇，蒸餅數十萬個，連饗軍士四日，影響頗大。又遍巡各營，操練隊伍，賞功罰過，整肅軍容。並任用遼官，采納遼人之議。遼人劉國縉建議遼南四衛聚結抗金，受到熊廷弼的器重與俯納。
第五，聯朝結蒙，兩翼策應。朝鮮居遼東左翼，先是抗倭抗援，戰退倭兵，使朝鮮收其疆土，複其城郭。朝鮮雖出兵寬甸，助明楊鎬之師而兵敗，但仍忠於明朝。遼東右翼為蒙古，其漠南察哈爾部林丹汗，與後金誓不兩立。熊廷弼聯絡朝鮮，籠絡蒙古，以從左右兩翼，挾製後金，緩圖大舉。
第六，疏陳方略，布兵固守。熊廷弼在廣集眾議，巡視堡隘，刺探敵情，接著審度形勢之後，上《敬陳戰守大略疏》，請集兵十八萬，馬九萬匹，在靉陽、清河、撫順、柴河、三岔河、鎮江諸要口，設置重兵，畫地而守，分合奇正，以成全局。無警就地操練，小警自為堵禦，大敵互相應援。更挑精悍者為遊徼，乘間捉哨探，撲零騎，擾耕牧，輪番迭出，漸進漸逼，使其疲於奔命，徐議伺機進征。
熊廷弼鎮遼一年，勇於任事，躬親徼巡，號令嚴肅，雷厲風行。他積極整頓渙散的軍隊，穩定陷於混亂狀態的前線，守備大固，功績卓著。史評其事功曰：
“一時大臣，才氣魂力，足以措拄之者，唯熊司馬一人耳。”努爾哈赤在熊廷弼任遼東經略的一年零三個月期間，見遼東軍容整肅，邊防改觀，便改變了全力向遼東進攻的部署。他把兩隻軍事觸角，一隻伸向北關，吞並葉赫，另一隻伸向東部漠南蒙古諸部。根據《滿文老檔》所載，這段時間有關蒙古的記錄共二十二條，而有關明朝的記錄僅四條。這反映出努爾哈赤對明朝采取了謹慎的態度。但他也進行了一部分小規模的試探性行動。