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。
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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。 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。
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努爾哈赤自萬曆十一年(1583)起兵以來，在統一女真各部的戰爭中，以及征伐蒙古、明朝的戰役中，幾乎所向披靡，無往而不利，創造了一個個攻無不克、戰無不勝的神話。
但是，在他對明的最後一戰中，其44年的戎馬生涯遭到了最嚴重的挑戰。寧遠之役，不僅使金兵傷亡慘重，更使努爾哈赤極端驕傲的心理受到重創，並在不久之後鬱鬱而終。
明軍守將袁崇煥，因爲寧遠大捷而威名遠揚，爲金軍徵明的第一大敵。此次戰役獲勝，有“肯守之人”和“必守之心”當然是第一位的。但要論真正讓金兵感到膽寒畏懼，使明軍在軍事技術和戰術上明顯高出對手一個檔次，從而打敗打敗努爾哈赤的，卻是11門西洋大炮。
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這種西洋大炮於明天啓初經澳門輸入中國。因其來自紅髮紅須的荷蘭人之手，故也稱“紅夷大炮”。據說這種大炮前後共輸入30門，除18門留在京師，1門試放時炸死，餘皆調往寧遠。
當時寧遠的明軍把這種西洋大炮巧妙地納入寧遠的城防體系。寧遠城的建築基本是正方形，城的四角各有一方形敵臺。它三面伸出城外，一面與城郭連接。大炮架於臺上，可以三面射擊，即使敵人衝到城腳之下，門角兩臺攢對橫擊。也不會出現火力死角。
