努爾哈赤建立後金王朝後，多次入侵明朝邊境，並在薩爾滸大敗明軍，遼東局勢非常危急。朝廷派了老將熊廷弼前去鎮守，但巡撫王化貞妒忌熊廷弼，兩人配合得很差。努爾哈赤進攻廣寧時，王化貞臨陣脫逃，熊廷弼獨木難支，隻好退回山海關。戰後朝廷追究責任，將熊廷弼殺了。
當時明朝缺少將才，好容易有個熊廷弼，卻又給殺掉了，兵部很犯愁，找不到合適的人選負責遼東軍事。這個時候，兵部主事袁崇煥跑到山海關觀察地形，回來後說：“讓我去吧，隻要給我兵馬錢糧，我肯定能守住。”朝廷就把希望寄托在了他身上，給了他20萬兩軍費，授予他關外軍隊的指揮權。
關外經過多年戰爭已經很荒涼了，大學士孫承宗決定把軍隊駐守在寧遠，命令滿桂和袁崇煥前往。袁崇煥在寧遠重新修築城牆，修成了一個堅固的城池，讓寧遠成為關外的重鎮。滿桂善於用兵，袁崇煥盡忠職守，兩人配合得很好，發誓與寧遠城共存亡。他們又關心部下，將士們都樂意為其效力，邊境的形勢很快就被扭轉了過來。
在這個關鍵時候，孫承宗卻被罷官，接替他的是閹黨高第。高第說關外守不住，讓所有部隊都撤回山海關。袁崇煥不同意，他說：“我負責鎮守寧遠，寧可死在這裏，也堅決不撤走！”高第沒辦法，隻好把其他城池的人撤走，明朝辛辛苦苦鑄就的防線毀於一旦。
努爾哈赤認為明軍容易對付，就派大軍渡過遼河，抵達寧遠城下。這個時候寧遠城內隻有1萬多人，又沒有任何援軍，而後金兵多達13萬。袁崇煥並沒有害怕，他把將士們召集起來，親自咬破手指頭寫下血書，發誓死守寧遠。將士們紛紛請求以死報國，沒有一個人退縮。袁崇煥把城外的房子全部燒掉，將守城的器械全部運到城內，等待後金兵的到來。他還寫信給後方的將領，告訴他們，如果發現有從寧遠逃回關內的官兵，一律斬首。這樣一來，城裏的人心安定了下來，一心一意等待殺敵報國。
努爾哈赤征戰數十年，根本不把小小寧遠城放在眼裏，他覺得這隻不過是他前進路上一顆小釘子罷了，在後金鐵蹄下，寧遠城的覆滅是遲早的事。可是他想錯了，當後金兵舉著盾牌攻城的時候，他們遇到了前所未有的抵抗。明朝官兵在袁崇煥的指揮下，用弓箭、石塊殺傷了大批後金兵。但後金兵一向能征善戰，倒下一批又來一批，形勢非常危急。在這緊急關頭，袁崇煥動用了西洋大炮，一炮射去，後金兵血肉橫飛，倒下一片。後金從來沒有見過威力如此之大的武器，嚇得紛紛後退。努爾哈赤見寧遠城異常堅固，知道很難攻破，下令暫時收兵回營。第二天，後金兵繼續猛攻，袁崇煥不慌不忙，看準後金兵人多的地方，下令用炮猛轟。無數後金兵被炸得粉碎，連努爾哈赤也受了重傷，不得不下令撤退。寧遠的包圍被解除了。努爾哈赤一世英雄，沒想到居然在小小寧遠栽了跟頭，他又氣又恨，加上傷勢嚴重，沒幾天就死了。
袁崇煥雖然是靠打仗起家的，但他清醒地認識到，和後金不能硬拚。努爾哈赤死後，他派使者前去吊唁，順便觀察對方的情況。後金繼任者皇太極雖然對袁崇煥恨之入骨，但表麵上還是熱情招待了明朝使者。袁崇煥想和後金議和，皇太極正在出兵朝鮮，生怕袁崇煥偷襲他，所以同意議和。本來朝廷準許了議和的意見，但後來覺得不合適，又下旨禁止了。袁崇煥認為議和是收複失地的最好辦法，極力堅持，但沒有被朝廷采納。
當時駐守錦州的是趙率教，後金征服朝鮮後，又對錦州發動了進攻。趙率教以議和拖延時間，等待援軍。袁崇煥認為寧遠的兵不能動用，隻派了4000精銳騎兵繞到後金背後偷襲。後金進攻錦州實際上是想把寧遠的軍隊引出來，真正目的是寧遠。袁崇煥沒有上當，後金見計謀失敗，也就退兵了。魏忠賢等人指責袁崇煥不去援救錦州是失職，所以論功行賞的時候隻給他加了一級俸祿而已。很多人為袁崇煥抱不平，但懾於魏忠賢的霸道，都不敢說話。
明思宗即位後，殺掉了魏忠賢，重新任用袁崇煥，還賜給他尚方寶劍。當時遼東大將毛文龍在後金後方組織了一支軍隊，對牽製後金起了很大作用，但是他和袁崇煥意見不合，有的時候不聽從袁崇煥的調遣。袁崇煥為了嚴肅軍紀，用尚方寶劍將他殺了。毛文龍的死給明朝造成了極大損失，他的部將紛紛投降後金，而後金也少了個後顧之憂，這是袁崇煥的一個錯誤。