天启六年（1626年）三月，明廷重新设立辽东巡抚，并以袁崇焕担任，魏忠贤派其党羽刘应坤、纪用一同前来镇守，袁崇焕上疏请求将其调离，但遭到拒绝，明廷又加袁崇焕为兵部右侍郎，子孙世荫锦衣千户。
但不久之后，袁崇焕解了宁远之围，逐渐骄横起来，与大将满桂闹不和，于是袁崇焕上疏请求将满桂调往别处，明廷于是召满桂回朝。经略王之臣奏书请求留住满桂，袁崇焕又因此与王之臣闹不和。明廷担心这两个人闹矛盾会影响大事，于是将两人分开，王之臣督关内，袁崇焕守关外。
同年八月，努尔哈赤病死，皇太极在激烈的竞争之后即位。袁崇焕派遣使者前往吊唁，以刺探虚实，皇太极遣使回报。袁崇焕想要和后金议和，于是自写书一封再次派遣使者前往。
到了十月，袁崇焕领刘应坤、纪用、赵率教等将巡视锦州、大小凌河等地，想要大兴屯田，恢复高第放弃的疆土，魏忠贤、刘应坤等人的子孙因此可以享受世代荫袭锦衣千户，袁崇焕从原来的锦衣千户进升为指挥佥事。
他于是上书：“辽东的败坏，虽然是人心不稳固，也因为失去了有形的险要，没有东西可用来坚固人心。部队不利于野战，只有依凭坚固的城墙和使用大炮一种方法。如今山海关的四座城池已经修复一新，应当再修松山诸城，轮值的军队四万人，缺一不可。”皇上回书给袁崇焕答应了他的请求。
天启七年（1627年）正月，皇太极同意了袁崇焕的请和，举兵渡鸭绿江征讨朝鲜。明廷觉得袁崇焕与王之臣不能相互协作，于是将王之臣召回，不再设立经略一职，关内外尽属袁崇焕管理。袁崇焕于是趁皇太极举兵朝鲜之际，派人修缮锦州、中左、大凌三城。
而朝鲜和毛文龙同时向明廷告急，明廷命袁崇焕前往救援。袁崇焕派遣水军增援毛文龙，又派左辅、赵率教、朱梅等人率领九千兵力逼近三岔河，以牵制后金军。而朝鲜倒向清廷进攻毛文龙，却被毛文龙击败，后金军也被毛文龙击退，史称“丁卯之役”。
同年四月，赵率教在锦州督护城防建造工程，明廷派尤世禄前来接替赵率教，又以左辅为前锋总兵官，驻扎大凌河。
五月，皇太极从朝鲜退兵后，率兵直抵锦州，将其包围。赵率教与纪用一方面闭城坚守，一方面派遣使者议和，想以此拖延时间等待援军，使者跑了三个来回仍旧没有决定，而后金军的攻势越来越猛。袁崇焕以宁远的兵力不能轻易调动，于是让尤世禄、祖大寿率领精锐骑兵四千绕到大军后面决战。
另派遣水军从东面进行牵制，并请求蓟镇等地发兵东护关门。明廷命山海关的满桂移驻前屯，三屯孙祖寿移往山海关，宣府黑云龙移往一片石，蓟辽总督阎鸣泰移到关城，又调动昌平、天津、保定的部队奔赴上关；传檄山西、河南、山东等地的守将整备好兵马听候调遣。
之后，皇太极率大贝勒代善、二贝勒阿敏、三贝勒莽古尔泰和济尔哈朗、阿济格、萨哈廉等八旗官兵来攻宁远，袁崇焕与刘应坤、毕自肃率将士登上城楼防守，在濠沟内排列阵营，用炮远距离轰击。而明总兵满桂、副将尤世威率军迎战，短兵相接。明军城上城下互相配合，炮火、箭矢齐发，皇太极大帐被炸毁，济尔哈朗等受重伤,后金军死伤累累，被迫撤兵。
后金军从宁远撤退后增加锦州的攻势，但仍旧无法攻克，而且伤亡惨重，加之中暑得病，大量减员。六月，皇太极鉴于围攻宁、锦24天，取胜无望，遂下令撤军，背负“辱名”之痛自返沈阳。后金军撤兵，史称“宁锦大捷”。而后金军撤兵时顺道毁坏大小凌河二城。
天启七年（1627年）六月，皇太极攻“宁、锦”时毛文龙袭击昌城、辽阳，迫使了后金再次回师，宁远之围遂解。 可以说毛对袁有救命之恩，因为毛文龙没有正规军，部队是辽东平民，宁锦大捷是毛文龙以自己的命作为筹码救了袁崇焕的命。还使得明军凭坚固守，以逸待劳，大败后金军于宁远、锦州城下，阻止了皇太极的继续西进。使京师得以转危为安。
袁崇焕为毛文龙请功，在《三朝辽事实录》卷十八，天启七年八月，辽东巡抚袁崇焕奏言；《两朝从信录》卷三十一，天启七年八月，辽东巡抚袁崇焕上言：“孰知毛文龙径袭辽阳，旋兵相应，使非毛帅捣虚，锦宁又受敌矣！毛帅虽被创兵折，然数年牵制之功，此为最烈！”
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