锦州守将祖大寿向朝廷报称：“锦州的粮米仅够一月之用，而喂马的豆则不能支撑一月，若建奴再次进攻，宁锦两城必破，而松、杏、塔三城则芨芨可危，朝不保夕了。”在这种情况下，崇祯帝命洪承畴率王朴、杨国柱、唐通、白广恩、曹变蛟、马科、王廷臣、吴三桂八总兵，步骑十三万，速令各镇“限期出关”，解锦州之围。
崇祯十四年（清崇德六年，公元1641年）三月，洪承畴从北京出发前往锦州，洪承畴不敢冒进，驻扎宁远，以窥探锦州势态。并向朝廷表示：“大敌当前，战事十分凶险，想要急于解围锦州，实在难以平缓。战死的士兵刚刚掩埋，受伤的战士还没有痊愈。半月之内，请再次下令决战，来缓解锦州之急。”但是兵部尚书陈新甲以兵多饷艰为由，主张速战速决，催促洪承畴进兵，崇祯帝诏令洪承畴“刻期进兵”，又分任马绍愉、张若麟为兵部职方主事、职方郎中督促决战。
崇祯十四年（清崇德六年，公元1641年）七月二十六日，洪承畴在宁远誓师，率八总兵，十三万人，七月二十八日抵锦州城南乳峰山一带，明军和建奴战事胶着，建奴的兵马死伤甚多，初战建奴失利，几至溃败。洪承畴将吴三桂列为首功，说：“吴三桂英气勇略，两年来以清廉和英勇大大振奋了辽东兵马的勇气，作战气势更足，特别是此次作战战功犹多。”二十九日，洪承畴命总兵杨国柱率领所部攻打西石门，杨国柱中箭阵亡，以山西总兵李辅明代之，此时明军士气正锐，奴酋皇太极对建奴失利忧心如焚。
八月，奴酋皇太极带病急援锦州，后世史书记载此时皇太极正流鼻血，但皇太极不顾急病，昼夜急行500余里，到达锦州城北的戚家堡（辽宁锦县齐家堡）。皇太极登上山岗观看明军阵势，见洪承畴的阵势布置严整，感叹说：“人们都说洪承畴善于用兵，果然是这样的，我们兵马一定要小心。”他看了很久，苦苦思索，见明军是“重兵集结于前，但后阵疏漏很大”，便想出了破敌之法，对诸将说：“洪承畴的军阵前权而后守，可以攻破了。”他根据明军首尾不能相顾的弱点，定下了掘壕围困，断敌粮道之法，壕深八尺，上广一丈二尺，下极狭窄，仅能容趾，马不能渡，人不能登，有掉落的，没有容纳脚的地方，不能再次出来。在二十日这一天里，建奴拼命掘壕，从锦州西面向南，穿越松山、杏山之间的通道，一直到海口，连掘三道大壕，将明军包围起来，切断了其与后方的一切联系和粮饷供应。
正当奴酋皇太极志得意满，准备撤出掘壕建奴时，突然三声惊天巨响，大明庐州亲王朱慈炅的近卫军特战队引爆了事先埋下的新型炸药，炸开了大海和壕沟的屏障，汹涌的海水灌入壕沟，建奴真切体会了一把什么叫“自作自受”，掘壕的建奴根本无法从壕沟爬上来，全部成了鱼蟞。
虽然建奴损失惨重，但明军也被结结实实围困起来，二十一日，洪承畴统兵出击，双方急战，明军没有舟船，无法闯壕成功。
洪承畴和建奴决战于松山、锦州地区，皇太极秘令阿济格突袭塔山，乘潮落夺取明军屯积在笔架山的粮草十二堆，不料被早已埋伏在此处的大明庐州亲王府三千御林军打得大败，当皇太极见到盔歪甲斜的阿济格，默默无言，感觉自己就是如来佛掌心的孙悟空，翻再多的筯斗云也逃不脱大明庐州亲王朱慈炅的掌控。不过也不是没有好消息，斥候禀报说：“笔架山的粮草被庐州亲王府的渤海舰队用战船运走了”，如此断绝明军粮草的计划也实现了。朱慈炅小儿明显就想“坐山观虎斗”，让建奴和明军打生打死，他好坐收渔翁之利，如此也好，至少他不会干预眼前的战事。
此时，论兵力，双方人数相当，明军火器超过建奴，本可以决一雌雄，尤其是又被建奴断绝了后路，只有拚死厮杀，才可死中求生，正是置之死地而后生的境遇，按说八大总兵该督兵奋战了，可是十几年来的连战连败，朝廷腐朽无能，调度无方，有功不赏，有过不罚，各级将领早已丧失斗志，唯知逃窜保命。
由于崇祯帝和兵部尚书陈新甲一味催促，洪承畴被迫放弃了“且战且守”的“持久之策”，率军匆匆赶来，此时军中仅有三天军粮，粮道又被断绝，将士大为恐慌，多有逃跑之心。在此危急时刻，久经战阵的洪承畴召集众将会议，提出决战突围方针。说：“诸将当督促本部力战破敌，我们应迅速执行这一方法，成败在此一举。”但诸将胆怯，不愿死战，主张撤回宁远。昏庸无能的兵部尚书陈新甲之亲信监军张若麟也反对决战，主张撤回宁远，这进一步涣散了将士斗志，洪承畴无可奈何，只好下令于明日突围。说：“以往诸将也说誓死报效国家，如今正好有机会。虽粮尽被围，也应明确告知各位兵士：守是死，战也是死，如果拚死一战，或可死中求生。我智术短浅，决意孤注一掷，明天望诸位能够谒尽全力。”他分遣八总兵为左右路，准备于明日死战突围。奴酋皇太极于交战之后料定：明军缺粮，夜里一定会逃跑，分遣王公将领进入汛地，阻截明军。
大同总兵王朴一回营便率本部人马乘夜突围逃跑，结果各处兵马在混乱中逃跑，骑兵和步兵互相践踏，黑夜中，明军大乱，死伤无数，不能分辨出是何处兵马。总兵吴三桂、王朴逃入杏山，总兵马科、李辅明奔入塔山。洪承畴等突围未成，困守松山（锦州松山区松山镇），只有总兵曹变蛟、王廷臣率军赶来汇合。