筑城、人事安排妥善后，袁崇焕着手整军募兵，扩充军队。
袁崇焕记着熊廷弼的嘱咐，打算新建一支关宁军！
袁崇焕长期抗敌，认识到当时的辽兵弊端很多，非重建不堪大用！
关外的辽兵，多为外省调募之兵，多为市井乌合之众，御敌不足，鼓噪有余，糜费金钱，不得一用，不能援辽，反而扰辽。
袁崇焕奏请朝廷，将外兵撤回，招募本地辽人补充。袁崇焕奏言：“南兵脆弱，西兵善逃，远求难致之兵，何如近取回乡之众？”经朝廷同意，袁崇焕着手招募本地兵勇，“以辽人守辽土”。同时对辽军进行了整顿与建设--裁冗、选将、编制、治械和备饷等。
前锋总兵祖大寿的家将祖宽、堂弟祖大乐，麾下有一支能骑擅射的军队，由本地人和夷人混编组成，名为“关宁铁骑”。袁崇焕就以“关宁铁骑”为基础，扩建辽军，也叫“关宁铁骑”！
经朝廷批准，裁汰调募冗兵四千余员，以辽民精壮者补充。客军官疲兵猾，困扰辽军多年，朝廷内外，未得良策。袁崇焕的上述办法，破除旧弊，切实可行。
经过整编，袁崇焕对新军刻苦训练，补充装备，将部队分为分战兵与守兵。战兵为机动作战部队，分为步营、骑营、锋营、劲营、水营，含步兵、骑兵、车兵、水兵等兵种；守兵为戍城守堡部队，按其所戍城堡大小，分为屯守、马援、台烽等不同编制；另有镇军、驿骡、拨马，以警卫、驿传和哨探。辽军整编后，明章程，严法度，分屯束伍，齐肃训练。
袁崇焕又奏请添置火炮，整修器械，查盔甲，点守具，辽军的武器装备，得到极大改善。
并且袁崇焕多次上疏户部，催运粮饷，士兵无后顾之忧！经过整顿的辽军，战有良将，守有精兵，上下协调，彼此呼应，严格训练，整肃纪律，提升了辽军整体的战斗力。
部队壮大后，为了减轻朝廷的负担，袁崇焕大力推行屯田，以辽土养辽人，以辽人守辽土！袁崇焕将屯田、御守、争战相结合，使民安、兵强、镇富相联系，从而促进了关宁锦防线的重建及其强固。
内政安排妥当，袁崇焕把目光投向蒙古各部。
漠南蒙古东部诸部，靠近关宁锦防线，袁崇焕奏请朝廷同意，注重抚赏，联蒙诸部，对抗后金。
而与之同时，皇太极也在加紧备战。在这段时间里，后金发生了四件军政大事：第一件是努尔哈赤病死，皇太极继承汗位。第二件是明朝与后金进行议和活动。明廷的意图是藉议和使臣往来，察探后金内部实情，争取时间，抢修城垣，巩固关宁锦防线；后金的意图则是藉谈判拖延时间，防止明军利用“大丧”北进，东向进攻朝鲜，巩固新汗权位。第三件是征抚右翼漠南蒙古。第四件是用兵左翼朝鲜。
努尔哈赤兵败宁远后，皇太极心有余悸，虽未敢轻举，却愤懑胸臆、贪心不死。后金进攻明朝，需做两项准备：剪弱明军两翼--征抚蒙古，降服朝鲜。
天启七年，后金天聪汗皇太极命二大贝勒阿敏等统率大军出师朝鲜。二月，阿敏率军过鸭绿江，下义州、占平壤。朝鲜国王李倧逃出王京，避居江华岛。朝鲜国王李倧与后金二大贝勒阿敏订立“兄弟之盟”。天聪汗皇太极此举，一石四鸟：巩固汗权，降服朝鲜，获取粮布，孤立东江--解除攻明后顾之忧。
随后，后金发生饥荒，谷一斗银八两，甚至有人食人肉者。皇太极决心发动战争，让官兵向辽西抢粮食，转移内部矛盾，缓和政权危机，发动了宁锦之战。
天启七年五月初六，后金天聪汗皇太极，以“明人于锦州、大凌河、小凌河筑城屯田”，没有议和诚意为藉口，亲率数万军队，谒堂子，出沈阳，举兵向西，进攻宁远、锦州！
袁崇焕接到后金兵渡过辽河的哨报，立即调整部署：满桂移驻前屯，孙祖寿移驻山海关，黑云龙移驻一片石。锦州防务以副总兵左辅统领金国奇部为左翼，以副总兵朱梅为右翼，平辽总兵赵率教居中调度，贾胜领奇兵东西策应，镇守太监纪用驻锦州。
初九日，皇太极率兵至广宁的旧边，命贝勒德格类、济尔哈朗、阿济格、岳讬、萨哈廉、豪格率护军精骑为前队，攻城诸将率绵甲军等携云梯、挨牌诸器械为后队，亲自同大贝勒代善、二大贝勒阿敏、三大贝勒莽古尔泰率领大军居中，八旗三队，鱼贯而行。
后金军行进，分为前、中、后三队；作战，则列为左、中、右三路。初十日，皇太极至广宁。后金军士捉获明军哨探，经讯问得知：右屯卫以百人防守，小凌河、大凌河虽修城未竣也有兵驻防，锦州城修缮已毕、有马步卒三万人。皇太极命乘夜进军，轻取右屯卫城，直奔大凌河城。
袁崇焕得报，知道大凌河城工未竣，急令守城兵士撤往锦州。右屯卫守军也败逃锦州，锦州城被后金军四面包围！
袁崇焕急忙下令，沿边小堡，也都撤兵，归并大城，坚壁清野，合力御敌。
后金军突然围城，明朝辽军准备不足。所以，监军太监纪用和总兵赵率教派出守备一员、千总一员，缒城而下，到后金大营，谈判讲和，拖延时间，以待援兵。
皇太极对锦州来使强硬地表示：“尔欲降则降，欲战则战！”并给纪用、赵率教写了回书，称：“或以城降，或以礼议和。”信带回后，迟迟不见复。皇太极下令攻城，锦州激战，终于爆发。
纪用和总兵赵率教、总兵左辅、副总兵朱梅，躬披甲胄，亲冒矢石，力督各营将领，并力射打。炮火矢石，交下如雨。自辰时战至戌时，打死后金兵无数！
皇太极攻城不利，下令后退五里安营，派人到沈阳调兵增援。同时亲自写劝降书射入城内，守军置之不理！
袁崇焕心急如焚，紧急调集各处水师陆军，增援锦州。但路途遥远，一时间赶不到前线。袁崇焕沉思良久，提笔写了一封书信，唤来乌有贵，命他去锦州送信，面授机宜一番。
乌有贵遵命准备了一个包裹，带上官凭、书信和几件衣服，上马疾驰锦州。
乌有贵连夜赶路，日夜奔驰两日后，锦州城已然在望，按照袁崇焕的计策，放缓马缰，让战马吃些野草，缓缓而行。
此刻皇太极心急如焚，援兵已经赶到，但是锦州城炮火凌厉，箭如雨下，城墙又修缮加固过，久攻不下，士兵却伤亡惨重！
皇太极想想不能强攻，就下令停止攻击，派使臣去锦州城议和。城内主将赵率教也在拖延时间，等袁崇焕大军到来，就虚以委蛇，也派使者回访，却拒不投降！
皇太极恼羞成怒，再次下令攻城，一边派出许多骑兵哨探，打探军情，看明朝有没有救兵来援。
后金军哨探四出，很快有人发现了在一座山谷里喂马的乌有贵，唿哨一声，三名骑兵包抄上去！
乌有贵一看正中下怀，连忙翻身上马，打马回奔。后金骑兵紧追不舍，乌有贵故意把肩上的包裹松了松，疾驰之下战马颠簸，很快包裹掉落在地上。
后金骑兵一看大喜，两人放箭，一人上前抢走包裹！乌有贵趁机催马急驰，逃回宁远，三名后金骑兵却不知是计，回去把包裹献给皇太极请功。
皇太极打开包裹看了衣物、官凭，拆开书信一看，大吃一惊！书信是袁崇焕写给纪用、赵率教的，内称“调集水师援兵六七万，将至山海关，蓟州、宣府兵亦至前屯，沙河、中后所兵俱至宁远。各处蒙古兵，已至台楼山”云云。
皇太极心知袁崇焕大军很快赶来，继续攻城不下，再被援军两面夹攻，凶多吉少！
皇太极紧急召集三大贝勒商议军情，二贝勒阿敏说：“天聪汗，现在已经进入夏天，我军攻城不下，粮料奇缺，人马疲惫士气低落，不能再这么打下去了！”
大贝勒代善附和说：“天聪汗，我军善于野战，明军善于凭城坚守，不如兵分两路，一路继续围城，一路进攻宁远，把明军分割成两处，使其首尾不能兼顾！”