袁崇焕坚决反对撤兵，他说：“我们好容易在关外站稳脚跟，哪能轻易放弃！”
高第硬要袁崇焕放弃宁远。袁崇焕气愤地说：“我的职守是防守宁远，要死也死在那里，决不后撤。”
高第说不服袁崇焕，只好答应袁崇焕带领一部分明军留在宁远，却下命令要关外其他地区的明军，限期撤退到关内。这道命令下得十分突然，各地守军毫无准备，匆匆忙忙地退兵，把储存在关外的十几万担军粮丢得精光。
努尔哈赤看到明军撤退的狼狈相，认为明朝容易对付，公元1626年，他亲自率领十三万大军，渡过辽河，进攻宁远。
那时候，守在宁远周围几个据点的明军都已经撤走，宁远城只剩下一万多兵士，处境十分孤立。但是袁崇焕并不气馁。他咬破指头，写了一份誓死抗金的血书，给将士们看，并且说了一番激励大家的话。将士们听了，都感动得热血沸腾，纷纷表示一定跟着袁将军一起死守宁远。
接着，袁崇焕就命令城外百姓全部带了粮食、用具撤进城里，把城外的民房烧掉，叫后金军队来了没有粮食和掩体。他向城里的官员分派了任务，有的管军粮供应，有的清查内奸。他还发信给山海关的明军守将，如果发现宁远逃回关内的官兵，要他们就地处斩。这几道命令一下，宁远的人心都安定下来，大家除了一心一意守城杀敌之外，没有别的念头。
过了二十来天，努尔哈赤带领后金军气势汹汹地到了宁远城下。大批后金兵士头顶盾牌，冒着明军的箭石、炮火，猛烈攻城。明军虽然英勇抵抗，但是后金兵倒下一批，又来一批。在这紧急的关头，袁崇焕下令动用早就准备好的大炮，向后金军发射。炮声响处，只见一团火焰，后金兵士被轰得血肉横飞，留下的也被迫后撤。
第二天，努尔哈赤亲自督战，集中大股兵力攻城。袁崇焕登上城楼了望台，沉着地监视后金军的行动。直等到后金军冲到逼近城墙的地方，他才命令炮手瞄准敌人密集的地方发炮。这一炮使后金军受到更大伤亡。正在后面督战的努尔哈赤也受了重伤，不得不下令撤退。
袁崇焕听到敌人退兵，就乘胜杀出城去，一直追赶了三十里，才得胜回城。
努尔哈赤受了重伤，回到沈阳，跟他的部下说：“我从二十五岁以来，战无不胜，攻无不克，没想小小的宁远城攻不下来。”他又气又伤心，加上伤势越来越重，拖了几天，就咽了气。他的第八个儿子皇太极接替他做了后金大汗。