袁崇煥堅決反對撤兵，他說：“邊關禦敵，我隻知進，不知退，已經收複的地方，怎能輕易放棄！”高第硬要袁崇煥放棄寧遠。袁崇煥氣憤地說：“我是寧遠、前屯的守將，死也死在任上，決不後撤。”
高第說不服袁崇煥，隻好答應袁崇煥帶領一部分明軍留在寧遠，卻下命令要關外其他地區的明軍，限期撤退到關內。這道命令下得十分突然，各地守軍毫無準備，匆匆忙忙地退兵，把儲存在關外的十幾萬擔軍糧丟得精光。
努爾哈赤看到明軍撤退的狼狽相，認為明朝容易對付，公元1626年，他親自率領十三萬大軍，渡過遼河，進攻寧遠。
那時候，守衛寧遠周圍幾個據點的明軍都已經撤走，寧遠城隻剩下一萬多兵士，處境十分孤立。但是袁崇煥並不氣餒。他咬破指頭，寫了一份誓死抗金的血書，給將士們看，並且說了一番激勵大家的話。將士們聽了，都感動得熱血沸騰，紛紛表示一定跟著袁將軍一起死守寧遠。接著，袁崇煥命令城外百姓全部帶了糧食、用具撤進城裏，把城外的民房燒掉，叫後金軍隊來了沒有糧食和房屋。他向城裏的官員分派了任務，有的管軍糧供應，有的清查內奸。他還發信給山海關的明軍守將，如果發現寧遠逃回關內的官兵，要他們就地處斬。這幾道命令一下，寧遠的人心都安定下來，大家除了一心一意守城殺敵之外，沒有別的念頭。
沒過多久，努爾哈赤帶領後金軍氣勢洶洶地到了寧遠城下。大批後金兵士頭頂盾牌，冒著明軍的箭石、炮火，猛烈攻城。明軍雖然英勇抵抗，但是後金兵倒下一批，又來一批。在這緊急的關頭，袁崇煥下令動用早就準備好的大炮，向後金軍發射。炮聲響處，隻見一團火焰，後金兵士被轟得血肉橫飛，留下的也被迫後撤。
第二天，努爾哈赤親自督戰，集中大股兵力攻城。袁崇煥登上城樓了望台，沉著地監視後金軍的行動。直等到後金軍衝到逼近城牆的地方，他才命令炮手瞄準敵人密集的地方發炮。這一炮使後金軍受到更大傷亡。正在後麵督戰的努爾哈赤也受了重傷，不得不下令撤退。
袁崇煥聽到敵人退兵，就乘勝殺出城去，一直追趕了三十裏，殲滅後金官兵1萬多人，才得勝回城。
努爾哈赤受了重傷，回到沈陽，跟他的部下說：“我從二十五歲以來，戰無不勝，攻無不克，沒想小小的寧遠城攻不下來。”他又氣又傷心，加上傷勢越來越重，拖了幾天，就咽了氣。他的第八個兒子皇太極接替他做了後金大汗。