天启六年正月，努尔哈赤得知孙承宗被罢免，欣喜若狂，立刻率领大军西渡辽河，于一月二十三日抵达宁远，准备攻下这座重镇。

    经略高第和总兵杨麟拥重兵于山海关观望，他们都等着看袁崇焕的笑话，因此根本不打算去救援宁远。袁崇焕得知后，随即写下血书，与大将满桂，副将左辅、朱梅，参将祖大寿，守备何可纲等将士盟誓，决心以死守城。

    袁崇焕排兵布阵、加强防御工事，打算破釜沉舟、背水一战。努尔哈赤闻讯，知道他此时已被明朝抛弃，觉得正是策反他的大好时机，于是就放回明朝的俘虏，让其劝袁崇焕投降，结果遭到了袁崇焕的断然拒绝。

    于是，努尔哈赤举大军进攻宁远城，并让士兵举着盾牌攻凿城墙。袁崇焕以葡萄牙制的红夷大炮击打他们，很快，后金溃不成军，损失惨重，兵退盛京。另一方面，后金军大肆攻略觉华岛，杀死参将金冠及军民数万人，袁崇焕因刚刚竭尽全力保全了宁远，而无力救援觉华。（后来，这也成为后世倒袁派眼中他的一大过失）

    宁远保卫战胜利的消息传到北京，明廷举朝欢喜，皇帝立刻升袁崇焕为右佥都御史。经略高第及杨麟则因不发援军而被罢官。

    宁远保卫战虽然胜利了，但其中却折射出袁崇焕的几个问题来：

    一、服从命令是军人的天职，不论上层命令是否正确，但作为将领，必须服从指挥。这就是军令如山、令行禁止的含义。然而，袁崇焕显然没有做到服从，这种做法很容易导致军令难以执行、军心涣散，最终发展成将领拥兵自重、各自为政、守地割据。这样的结果，显然是统治者所不能接受的。

    二、多番与上司顶撞，不顾全大局，在所有防线都已后撤的情况下，仍然固守孤城宁远。其实这一战，就算胜利了，意义也不大，因为从全局来看，高第采取的这种策略，宁远迟早还是会被敌军包围占领的。袁崇焕他这么做，显然是固执的体现，说白了就是为了与上司争一口气、争个长短而战，这种做法其实是极其不理智的。