正月17日，大批后金军西渡过大小凌河，并且迅速占领被明军遗弃的卫所城堡，还传令后方加派援军驻守，兵峰直指宁远卫而来。
此时孤城宁远卫内守军经过之前一战已经不满两万人了，在前有劲敌，后无援兵，形势险恶的情况下，明山东承宣布政使司右参政：袁崇焕，临危不惧召集诸将商议战守，决定采取坚壁清野的策略，组织全城将士和百姓共同坚守阵地。
正月23日，后金大军抵达宁远卫附近，离城五里处的横截山海大道，安营布阵，切断宁远卫与关内的联系，并在城北扎设大营。
此刻信心满满的后金覆育英明天命汗：爱新觉罗·努尔哈赤，自认为不同于上次直奔宁远卫而来，这次可是带足了兵力，且所占土地皆由后方女真军驻守，不存在分兵的情况，可以尽全力攻城。
但是后金方面毕竟人数较少，能劝降就不会打仗，因此还是先派出汉奸投降派们在城门口，以及入城去与其明将谈判劝降，但都被守城明将给严辞拒绝了。
其中明山东承宣布政使司右参政：袁崇焕，明辽东都指挥佥事：满桂、明广宁中屯卫副总兵：左辅、明宁远卫右参将：朱梅、明宁远卫游击将军：祖大寿、明宁远卫守备：何可纲，等众多将士誓死守城，还以血书激励忠义之士，报效朝廷。
此外明山东承宣布政使司右参政还针对后金善用间谍，因此亲自与明宁远卫指挥同知：程维楧，一起稽查奸细，又派人巡守街巷路口，还动员街民配合士兵逐户搜捕，并令明永平府通判兼宁远卫监军：金启倧，编派民夫，供给守城将士饮食。
又派出官吏带领城内商民筹办物料，运矢石、火药等，军民还在城墙外侧泼水为冰，以阻后金军登城。
同时明山东承宣布政使司右参政还接待了，之前由明工部尚书：黄克缵，从京师运来宁远卫火器的明京营火器把总：彭簪古、明神武中卫总旗：罗立，押运刚刚制造的11门吕宋大炮〈既；红夷大炮〉安放在城外演武场中。
此刻围绕着这11门新型制作的吕宋大炮，是否要参与到跟后金的生死决战中，将领们对此争论不休，有人担心会重蹈之前的辽东战役之履辙，因吕宋大炮炸膛而伤害到自己的士兵。
但也有人认为，这会被敌人所用，主张用锻铁将各炮的火门封死，以防万一。
不过对于这批吕宋大炮的巨大威力与作用明京营火器把总却心中有数，他认为可以凭借坚城，用大炮固守，包括以明神武中卫总旗为首的26位闽南火炮兵们也支持彭把总的战术主张。
就连明山东承宣布政使司右参政经过观看后，也认为这11门吕宋大炮，炮身管长，且管内外壁厚，又射程较远，是击杀快速密集骑兵的先进武器，还认为［虏利野战，惟有凭坚城以用大炮一着］。
于是才下令，火速将11门吕宋大炮运入城楼上，分别架设在东、西、南、北，四个城头。
同时还命令明京营火器把总负责指挥东、北方向炮队，而明神武中卫总旗则负责指挥西、南方向炮队，彼此相互援应。
就这样在大战开始前，首先由后金覆育英明天命汗下令东北面的骑兵发起进攻，随即就遭到了东北方向明京营火器把总命令部下装填炮弹，点燃吕宋大炮实心炮弹落入后金军骑兵大营中，不断轰炸着冲锋的后金军骑兵。
经过一轮火炮轰炸让后金军伤亡惨重，被迫将大营西移后撤休整。
正月24日辰时，后金覆育英明天命汗在下令士兵吃过早饭后，当即又发动了攻城命令，让后金军推楯车、运钩梯，与步骑蜂拥而至攻城西南角。
城上明军不慌不忙先发各类火铳射击，再以箭镞、万人敌等火器抛向敌人，城下后金军以弓箭队万矢齐发射向城上，城堞箭镞如雨注，悬牌似猬刺。
紧接着西南面也由明神武中卫总旗下令，装填炮弹点火发炮，又是一发发实心炮弹落在后金步骑兵脚下，炸得人仰马翻、车毁人亡，许多战马受到惊讶四处狂奔，多数推车也被炸毁。
这轮炮弹还炸死了，率领3万后金铁骑带头冲锋的后金前锋大将：火狐狸，与后金大汗的侄子。
当然后金一方认为兵力众多，且面对宁远卫这座城池也是势在必得，因此并没有选择退缩，此战由明广宁中屯卫副总兵：左辅，统率军民依托坚城死战不退。
明宁远卫游击将军：祖大寿，与各将领们则率军应援，铳炮齐发，药罐、雷石齐下，打得后金军死伤累累。
眼看东北西三处均无法攻破，因此后金覆育英明天命汗就移兵围攻城南，以楯车作掩护，在城门角两台间守御最薄弱之处，凿开两丈见方的大洞，使得宁远卫城危如累卵。
在此背景下明山东承宣布政使司右参政在紧急关头，亲自担土搬石，堵塞缺口，并与将士们一起血染战袍，仍镇定自若。
而这也无疑是激励了大明将士们守城的决心，并且明山东承宣布政使司右参政还选拔健丁五十名缒城，用棉花、火药等