萨尔浒战后，辽东明军已无力再发动进攻，不得不改取守势。
后金军则乘胜进攻，先后攻占了开原、铁岭，征服了叶赫部，并进而谋取沈、辽二城，致使辽东局势日下。
明朝为扭转辽东局势，于万历四十七年（1619年）六月，任命熊廷弼接替杨镐为辽东经略。熊廷弼是明末一个颇有胆识、知兵善守的将领。他接任经略后，先后两次上疏朝廷，陈述整顿辽东防务的意见，认为“辽左为京师肩背，欲保京师，而辽镇必不可弃；河东为辽镇腹心，欲保辽镇，而河东必不可弃；开原为河东根底，欲保河东，而开原必不可弃”。开原既已失守，势必危及辽东腹心。
因此，他主张转攻为守，实行重点守备。他到任之后，积极整顿军队，安定民心，修复城堡，储备粮食，修缮武器，并奏请调兵18万分布险要，加强柴河（在铁岭东）、三岔儿一路，抚顺、清河、叆阳各一路和镇江（在今辽宁丹东东北）的守备力量。
使各路自成一分合奇正,“小敌自为堵御，大敌互相应援”，进而各路派精悍小股部队，捉其哨探，捕其零贼，到耕牧之时，迭出袭扰，使其坐困，然后相机进剿。由于熊廷弼采取积极措施，辽东防务有所加强，史称辽东“守备大固”。在他主持辽东防务的1年零4个月里，后金军始终不得西进。
万历四十八年（1620年）七月，明万历帝朱翊钧驾崩，泰昌帝朱常洛即位一个月后又驾崩。九月，朱由校即帝位，次年改元天启。朱由校上台伊始，阉党交章弹劾熊廷弼，谓其“军马不训练，将领不部署，人心不亲附”，不罢熊廷弼，“辽必不保”。熊廷弼上疏自辩，并缴还尚方剑，请求罢斥。朝廷不察实情，命罢熊廷弼听勘，改由袁应泰为辽东经略。袁应泰为官“精敏强毅”但“用兵非所长”。
他任经略后,对熊廷弼行之有效的治辽之策“多所更易”，致使辽东防务有所松弛。是年十月，后金利用袁应泰安置蒙古难民于辽、沈之机，派人混入两城。天启元年（1621年）三月十日，努尔哈赤乘明军疏于戒备之隙，亲率大军，舟载大批攻城器械，沿浑河而下，水陆俱进，直趋沈阳，并将其包围。
十三日，后金军击溃明守军7万，占领了沈阳。十八日，努尔哈赤率军南下，直取辽阳。二十一日，攻占了辽阳。袁应泰见城破，大势已去，自缢而死。辽河以东70余城尽为后金占领。
辽阳是明朝辽东都司的所在地，战略地位十分重要。后金军攻占沈、辽之后，努尔哈赤立即迁都辽阳。为巩固其在新占领区的统治，后金强占汉族耕地，迫民迁徙，并勘察辽河，准备继续西进，以实现其夺取整个辽东的战略目的。自此，辽东局势更加危急，明在辽东的统治已经动摇。
弃、守辽西走廊之争
广宁失陷后，明金战线已从辽河东岸转向辽西走廊。辽西走廊，东北自医巫闾山，西南迄于山海关，西北靠松岭山脉，东南临渤海之辽东湾，形成了一个阻山绝海的狭长地带，是沟通关内外的交通孔道。因此，对辽西走廊是弃还是守，将直接影响明朝抗击后金斗争的全局。
天启二年（1622年）三月，明廷任命兵部侍郎王在晋为辽东经略。他上任后，力主专守山海关，在山海关外的八里铺筑重关，派兵4万驻守，作为山海关要点守备的前沿防线。这一弃守辽西走廊的主张，遭到兵部主事袁崇焕等人的反对。袁崇焕上疏朝廷，首辅叶向高认为不可“臆度”，兵部尚书孙承宗请求亲自出关，经考察认为应该守关外。他力图说服王在晋，王在晋终不听。回朝后，他面奏皇上“在晋不足任”，遂免除王在晋辽东经略。
孙承宗自请督师，明廷于是年八月进他为太子太保，仍以大学士、兵部尚书衔经略辽东事务。
孙承宗接任后，认为只守山海关不行，坚持守关外以屏蔽关内的方针。当时袁崇焕主张守宁远，监军阎鸣泰主张守觉华岛。他兼采袁、阎两种意见，主张派重兵确保宁远，另以一部兵力坚守觉华岛，水陆守备相互配合。
这样，一旦有事，可令岛上守军旁出三岔河,断浮桥,绕后金背后横击之；无事亦可控制关外200里地区，使后金“不可近关门”。为此，他一面派袁崇焕率兵5000驻守宁远城，一面令参将金冠率兵守觉华岛，以便水陆配合屏障山海关。为了加强关外的防御力量，孙承宗还于锦州、大凌河（今辽宁锦县)、小凌河（在今辽宁锦县西南）、松山、杏山（均在今辽宁锦州南）、右屯（在今辽宁锦县东南）诸要地，修筑城壕，派兵戍守，作为宁远重镇的外围要点。
孙承宗在部署防御的同时，安抚关外人民，从而得到广大军民的积极支持。在他主持辽东防务的4年里，先后训练军队11万人，裁减冗卒17000余人，节省开支68万；开屯田5000顷，年收入达15万；修复大小城堡50余座，设立车营12、水营5、火营2、前锋后劲营8、制造甲胄、弓矢、炮石等武器装备数百万具；拓地400里，几复辽河以西地区，把防线逐步推进到锦州一带，使辽东防务渐趋巩固。
孙承宗督辽有方，赢得了辽西广大军民的支持，却引起了祸国殃民的阉党魏忠贤的忌恨和攻讦。明廷不但不支持孙承宗，相反竟听信宦官的谗言，于天启五年（1625年）二月，将其罢免，而以阉党分子、兵部尚书高第代之。高第一向畏敌，接任经略后,“大反承宗政务”，实行逃跑主义政策。他认为“关外必不可守”。下令撤掉锦州、右屯、大凌河、小凌河、松山、杏山、塔山（在今辽宁锦西东北）等要点守备，“尽驱屯兵入关”，致使“民怨而军益不振”。他还打算撤掉宁远、前屯（在今辽宁绥中西南）二城守备，由于袁崇焕坚决反对，才不得不留袁崇焕守宁远孤城。
弃、守辽西走廊之争，反映了明廷两派势力的斗争。阉党高第掌权，反映了明廷的腐败。他撤关外守备，为努尔哈赤进攻提供了良机。
宁远大捷
努尔哈赤攻占了辽河东西广大地区后，于天启五年（1625年）三月二十二日，迁都于沈阳，并改沈阳为盛京。天启六年正月，后金乘辽东经略易人，高第向关内撤军之机，倾全力进攻宁远，企图打通辽西走廊，夺取山海关。十四日，努尔哈赤亲率大军五六万自沈阳西进，相继占领右屯、锦州、大凌河、小凌河、杏山、连山（今辽宁锦西）、塔山诸城。二十三日，进抵宁远。
宁远,地处辽西走廊中部，是关外通往关内的咽喉，“内拱岩关，南临大海，居表里之间，屹为形胜”。守住此地，即可阻止后金军入关。宣德三年（1428年），明廷在这里设置宁远卫，筑周5里196步的卫城，高3丈，周围池深1.5丈。天启三年（1623年）九月，孙承宗决定守宁远后，袁崇焕率兵5000进抵宁远，督修外城。城高3.2丈，雉高0.6丈，底宽3丈，上宽2.4丈。底基用条石7层，中用土筑打坚实，外以砖石包砌，缝隙灌满灰浆，十分坚固。城分四门：东远安，南永清，西迎恩，北大定。四角建了炮台，第二年完工。
袁崇焕除筑宁远城外，还召回辽民，垦荒种地。宁远很快得到恢复，兵民达5万余家，“商旅辐辏，流移骈集，远近望为乐土”。宁远成了关外重镇。
袁崇焕得知努尔哈赤率大军西进的消息后，决心誓死守城，同总兵满桂等商议，作了精心部署：
第一，集中兵力于宁远。他将右屯、中左所及宁远周围六小城堡的兵力尽撤至城内，各种火器包括西洋大炮也移入城内，决定凭城固守。二十一日，集结完毕，城中士卒不满2万。
第二，坚壁清野。宁远城外居民迁入城内,能携带的财物携带之，不能携带的屋舍、积蓄付之一炬，不给敌人留下任何可用之物。
第三，部署城内防守。总兵满桂提督全城，并负责东南面要冲处；左辅负责城西面，祖大寿城南面，朱梅城北面；同知程维模盘察奸细；通判金启倧编派民夫，供给饮食；卫官裴国珍筹措物料，诸生守巷口；规定有人乱行动者即杀，城上人下城者即杀。二十二日，城中部署完毕。
第四，激励士气，誓死守城。袁崇焕决心“与此城为存亡”，并向守城将领申明，各将领“俱当与本道为存亡。结连一处，彼此同心，死中求生，必生无死”。他用佩剑刺破皮肉，以鲜血写成血书，激励全城军民，积极抗敌。他向全体将士下拜，感动得全体将士愿效死守城。同时严明军纪，向将士宣布：如溃入前屯，总兵赵率教当捉拿以贼论而杀之；如放一逃兵入关，是固守关门的总兵杨麒的罪过。这样就使全城将士同心，军民同力，誓死守此孤城。
正月二十三日，努尔哈赤大军越过宁远城5里扎营，截断去山海关的大路，企图全歼宁远明军。首先派所俘的汉人进城劝降，声言：“吾以兵二十万来攻，破之必矣。城内官若降，吾将贵重之，加豢养焉。”袁崇焕回答：我修治宁远之义当死守，岂有降理?“且汗称来兵二十万，虚也。约有十三万，我亦不以来兵为少也。”劝降不成，努尔哈赤遂命令攻城。
二十四日寅时，后金的骑兵、步兵、车牌、勾梯一拥而上，箭矢如雨点般落到城上。明军则铳炮施放不绝，特别是西洋大炮，每一击中，牌车立即粉碎。但两角炮台之间，火炮不及之处，后金军的牌车还是靠近了城墙，且凿了三四处高2丈余的大洞，形势十分危急。这时，明军火毬、火把一齐往下扔，并用铁索系着浇过油的柴草烧之，牌车被焚，后金兵被烧死。
战斗持续到当晚的二更天，后金兵才退去。城下堆满了后金兵的尸体。第二天，后金兵再组织进攻，但其士气已大不如前，到下午敌兵还没有敢接近城池的，即使首领持刀在后督战，也无济于事。这天，后金兵一面继续围城，一面派一部进攻觉华岛。觉华岛无险可守，被攻破，军民战死，粮草及军民房舍被焚。二十七日，后金军撤退。
宁远大捷胜利的原因
宁远之战，明以不满2万人的守军打退了五六万后金军的进攻。这是抚顺之战以来，8年间明军与后金军作战取得的惟一一次大的胜利。它鼓舞了明军的斗志，巩固了明在辽西走廊的防线，为尔后同后金军争夺辽西走廊打下了良好的基础。
这次胜利最重要的原因是袁崇焕指挥有方，全城军民上下同心协力，誓死守城，从而挽救了城墙将坍塌的危机，取得了胜利。其次，是凭城固守，准备充分，组织严密，无隙可乘。在野战不是后金军对手的情况下，袁崇焕自觉地采取凭坚城用大炮这一战法，坚壁清野，集中了能够集中的人力物力，特别充分发挥了西洋大炮的威力，给敌以重大杀伤。这就做到了以己之长，击敌之短，避免了重蹈沈、辽之战的覆辙。
第三，物质准备充分，两天之内火器施放不停，从而避免了重蹈清河、西平之战的覆辙。第四，组织严密，城池防守分工明确，纪律严谨，城内严查奸细，使敌内外都无隙可乘，这又吸取了辽阳之战的教训。
后金此次失败是惨重的，“二日攻城共折游击二员，备御二员，兵五百”。这是缩小的数字，实际兵将损失有数千，且传说努尔哈赤也受重伤，“不怿而归”，8个月后驾崩。更重要的是严重挫伤了八旗军的锐气，使他们再也不敢肆无忌惮地攻打明朝的城池。努尔哈赤此次失败的重要原因是轻敌。
他被以往20多年的攻无不克、战无不胜冲昏了头脑，以为宁远也可一攻即下，因此准备不够充分，战法不够得当。他如采取长围久困的战法，在外无援兵情况下，孤城一座的宁远也难以长期坚持。其次，几年没有打大仗的后金军将士已有所怠惰，训练不经心，武器装备没有多少改善，尽管沈、辽之战获得大量火器却没有用于战场，因此失败。
