戰役過程
明軍準備
努爾哈赤乘遼東明軍易帥和匆忙撤軍之機，親統八旗軍約六萬人(號稱十三萬)於1626年(明天啓六年、後金天命十一年)正月十四出瀋陽，十七日西渡遼河，直逼寧遠。此時孤城寧遠守軍不滿兩萬，前有勁敵，後無援兵，形勢險惡。
袁崇煥臨危不懼，召集諸將議戰守，決定採取堅壁清野之策，組織全城軍民共同守城。他在衆將士面前刺血爲書，誓與寧遠共存亡，兵民爲之感奮。袁崇煥旋以總兵滿桂、副將左輔、參將祖大壽、副將朱梅分守城東、西、南、北四面，自與滿桂提督全城。在城上配置西洋大炮十一門。東、北兩面及西、南兩面，分由彭簪古、羅立指揮。動員城廂商民入城，盡焚城外房舍、積芻，讓後金軍露處嚴寒野外。
袁崇煥還針對努爾哈赤善用間諜，親督同知程維楧稽查奸細，派人巡守街巷路口，又動員街民配合士兵逐戶搜捕。令通判金啓倧編派民夫，供給守城將士飲食。又派官吏帶領城內商民籌辦物料，運矢石、火藥等。軍民還在城牆外側潑水爲冰，以阻後金軍登城。一切守禦準備於正月二十二日就緒，穩定了軍心民心。
後金攻城
正月二十三日，後金軍進抵寧遠，離城五里橫截山海大道，安營佈陣，切斷寧遠與關內的聯繫，在城北扎設大營。努爾哈赤遣被擄漢人入城勸降，被嚴辭拒絕。袁崇煥命羅立等向城北後金軍大營燃放西洋大炮，後金軍傷亡甚重，被迫將大營西移。
正月二十四日晨，努爾哈赤發動攻城，命後金軍推楯車、運鉤梯，步騎蜂擁攻城西南角，萬矢齊射城上，城堞箭鏃如雨注，懸牌似蝟刺。袁崇煥命發西洋大炮，又殺傷後金軍甚衆。
左輔率軍民依託堅城，死戰不退;祖大壽率軍應援，銃炮齊發，藥罐、雷石齊下，後金軍死傷累累。努爾哈赤命移兵攻城南，以楯車作掩護，在城門角兩臺間守禦薄弱處鑿開兩丈見方的大洞四處，寧遠城危如累卵。
袁崇煥在緊急關頭，親自擔土搬石，堵塞缺口，血染戰袍，仍鎮定自若，督率軍民縛柴澆油並摻火藥，用鐵索垂至城下燃燒;又選健丁五十名縋城，用棉花火藥等物將抵近城下的後金戰車盡行燒燬。戰至深夜，後金軍攻城不破，於是收兵。
挫敗金軍
正月二十五日，努爾哈赤繼續指揮攻城，從早晨至晚上，雙方激戰一天。明軍於城上施放炮火，殺傷大量後金騎兵。後金軍畏懼炮火，不敢近城，其將領持刀驅兵，僅至城下而返，搶走屍體，運至城西門外磚窯焚化。努爾哈赤無奈，下令退至離城五里之九龍宮紮營。
正月二十六日，後金軍繼續圍城，精於騎射的八旗將士，卻被阻於深溝高壘之前，矢石炮火之下，難以發揮騎戰特長，傷亡甚重，被迫撤軍。
戰役後續
參見：覺華島之戰
努爾哈赤攻寧遠(今興城市)不下，突襲覺華島。時值隆冬，海面冰封，無險可守，明將姚撫民等率領官兵鑿開一道長達15裏的冰濠，正月二十六日武訥格以騎兵進攻覺華島，明軍由於“鑿冰寒苦，既無盔甲、兵械，又系水手，不能耐戰，且以寡不敵衆”，最後全員戰死，金兵焚燒城中囤積糧料。
當時守將金冠剛死，其子金士麒與事丁800人至覺華島迎櫬，亦與後金軍作戰，全部被殺。島上軍民1.4萬餘口都被後金軍殺戮，糧草8萬餘石和船2000餘艘都被焚燒，這座明朝關外的後勤基地也被後金軍摧毀。此時毛文龍出兵襲擊後金後方永寧，努爾哈赤率兵回軍，二月九日返回到瀋陽。
此役兵敗之後，努爾哈赤悒鬱疽發，於1626年(明天啓六年、後金天命十一年)八月十一病卒。
戰役結果
此戰，袁崇煥組織軍民堅壁清野，協力共守，剷除奸細，憑堅城用大炮，配以火攻，殺傷後金軍1.7萬人，挫敗了努爾哈赤奪佔遼西和山海關的企圖，是明朝對後金作戰的一次重大勝利。 [1] 使明朝軍民重新樹立了戰勝後金軍的信心。
