明軍撫順路主將總兵官杜鬆，率所部二萬餘官兵，二十八日從沈陽起行，二十九日至撫順關。杜鬆是一員勇健虎將，但剛愎自用，驕傲輕敵，魯暴無謀，急貪首功。史載：
鬆，榆林人，守陝西與胡騎大小百餘戰，無不克捷，敵人畏之，呼為杜太師而不名。被召過潞河，裸示人曰：“杜鬆不解書，第不若文人惜死。”體創如疹，潞人為揮涕。鬆方出師，牙旗折為三，識者憂之。李如柏陽灑酒拜送曰：“吾以頭功讓汝。”鬆慷慨不疑。臨行攜杻械自隨，曰：“吾必生致之，勿令諸將分功也。”如柏複遣人語之曰：“李將軍已自清河抵敵寨矣！”鬆踴躍向前。（《明史紀事本末》）
杜鬆欲貪首功，率軍先出撫順關口，頭盔似海，刀槍如林，星夜燃火炬，日馳百餘裏，急度五嶺關，直抵渾河岸。杜鬆執意渡河，諸將請宿營，不聽；總兵趙夢麟諫之，也不聽；東營將官懇止“竟發怒”（《明神宗實錄》內閣文庫本，第47卷）。杜鬆酒意正濃，袒露胸懷，揮舞大刀，裸騎徑渡。眾將請他披甲，杜鬆笑道：“入陣披堅，非丈夫也。吾結發從軍，今老矣，不知甲重幾許！”（《明史紀事本末》）並麾兵而進。先是，努爾哈赤派人在上遊築壩蓄水，至是決壩放水。兵士們都脫衣涉河，“水深沒肩”（《光海君日記》第138卷），淹死多人。輜重渡河困難，“尚遺車營槍炮在後”（《明神宗實錄》第580卷）。杜鬆率前鋒渡河後，俘獲女真十四人，焚克二寨，遂一麵疾書報捷，一麵策騎急馳，越二道關，至薩爾滸山口，但是，龔念遂營因未能渡河而繞駐於斡琿鄂漠。
後金探騎不斷地向努爾哈赤報警。被派往西方的探騎先報：“昨二十九夜，見明國兵執燈火出撫順關。”（《滿洲實錄》第5卷）派往南方的偵騎又報：“清河路也發現敵兵。”後金汗向諸貝勒大臣分析錯綜複雜的敵我態勢，認為明軍主力一定會先從西麵來。八旗軍統帥努爾哈赤命令：派兵五百名防守南路；以左翼四旗和右翼二旗共六旗馳向薩爾滸，另右翼二旗馳往吉林崖，“全軍向西方”（《滿文老檔·太祖》第8卷），迎擊杜鬆軍。
三月初一日，杜鬆軍馳至薩爾滸。其時，東路劉軍雖於二月二十五日出寬奠，但因在涼馬佃會朝鮮軍，尚在馬家口一帶行進中；北路馬林軍二月二十九日出鐵嶺，也因葉赫兵尚未出動，後金砍樹塞道阻滯，尚在途中；南路李如柏軍，是日則剛出清河鴉鶻關，且行動遲緩。隻有莽勇喜功的杜鬆孤軍突出，馳驅至薩爾滸後，分兵為二：以一部在薩爾滸山下結營；親自率領另一部進抵吉林崖，攻打界凡城。
努爾哈赤統領六旗鐵軍衝向明軍薩爾滸大營。明軍在進抵薩爾滸之先，前軍遭遇八旗兵的伏擊，後軍又受到八旗兵的截擊，兵傷馬斃，銳氣大挫。他們抵薩爾滸後，戰車環陣，挖塹樹柵，外列火器，旗鼓壯威，準備進行一場廝殺。努爾哈赤令先鋒軍衝殺。明軍放火銃，發巨炮，炸彈爆發，血肉橫飛。八旗兵仰麵扣射，萬矢如雨；鐵甲騎軍，奮力衝擊。在震撼山嶽的呐喊中，如風暴，似雷霆，狂撲明軍薩爾滸大營。努爾哈赤的軍事才能是最善於使用騎兵，鐵騎集中於一點，攻陷方陣，突破戰線，粉碎聯隊，驅散步兵，這便是他勝利的秘訣。後金汗的騎濤，縱橫馳突，越塹破柵，廝殺蹂躪，所向披靡，一鼓攻下薩爾滸明軍大營。
攻下薩爾滸的八旗軍，麾師馳援吉林崖。時進攻吉林崖的杜鬆軍，聽到薩爾滸營陷的敗報，軍心已動搖；又遇到從吉林崖山上壓下來的八旗兵，士氣更頹落。但主將杜鬆“率官兵奮戰數十餘陣，欲圖聚占山頭，以高臨下，不意林中複起伏兵，對壘鏖戰，天時昏暮，彼此混殺”（《明神宗實錄》第580卷）。八旗勁旅從河畔與莽林，山崖與穀地，以數倍於杜鬆的兵力，將明軍團團圍住。明軍點燃火炬，從明擊暗，銃炮打入叢林，野草瑟縮，萬木染紅。八旗軍矢發風落，從暗擊明，萬矢射向明壘，矢孔瀝血，裂口呼叫。明軍撫順路主將杜鬆，雖眼發火光，左右衝殺，但矢盡力竭，落馬而死。據從石洞和積屍中逃生的朝鮮援明杜鬆軍炮手李守良所目擊：
賊自東邊山穀間迎戰，又一陣從後掩襲，首尾齊擊。漢兵（指明軍——引者）收兵結陣，賊大噪薄之；漢兵亦哈喊齊放，賊中丸中馬者甚多。方謂酣戰，賊一大陣自山後下壓，漢兵大敗……賊從山上亂下矢石，我軍百餘人及漢兵數千皆死。賊四麵合圍，廝殺無餘。（《光海君日記》第138卷）
平原、山崗、河穀、樹林都被潰軍塞滿了。杜鬆部屍橫遍野，血流成河，甲仗山積，全軍覆沒。《清太祖高皇帝實錄》記載：
明總兵杜鬆、王宣、趙夢麟等皆沒於陣，橫屍亙山野，血流成渠，其旗幟、器械及士卒死者，蔽渾河而下，如流澌焉！（《清太祖高皇帝實錄》第6卷）
杜鬆薩爾滸之敗，明人責咎其有“六失”。其實，杜鬆懸軍深入，長途疾馳，不諳地形，構成己短；而突騎野戰，據險設伏，又為八旗軍所長。所以，努爾哈赤以眾擊寡，以逸待勞，以長製短，反客為主，打敗杜鬆而獲得薩爾滸之捷。