皇太极攻城受阻后，一面派人回沈阳调兵，一面继续围攻锦州。
袁崇焕看到锦州被围，许多部将要求出一援，他认为“宁远兵不可动”。，不然“正堕其计”[56]，故请求朝廷另“发奇兵逼之”[57]。明廷接受他的意见，从山海关等地调兵援锦，袁崇焕为了增强锦州军民守城的信心和决心，派人致书赵率教、纪用等人，告知明廷援锦的大概计划，“内有调集水师援兵六、七万，将至山海。蓟州、宣府兵亦至。前屯、沙河、中后所兵俱至宁远、各处蒙古兵已至台搂山。……锦州城中火器俱备，兵马甚多，如加意防守，何能攻克”[58]。此书不慎被后金兵截取，皇太极从中得知明廷派兵解救锦州之围情况，他考虑锦州城坚兵盛，一时不易攻破，明援兵抵达，更难取胜，况且这次伐明的主要攻打目标是宁远，而不是锦州。所以改变了战略，二十五日，当后金的沈阳援兵到达后，二十七日，只留下少数人马监视锦州，而亲统大军进攻宁远。
二十八日黎明，后金兵驰至宁远北岗。袁崇焕已有准备，沉着应战，命监军刘应坤、副使毕自肃“督将士登啤守，列营壕内，用炮距击”[59]。而总兵满桂从山海关率领一万援兵在城东列阵助守，命总兵孙祖寿、副将许定国于西门扎营，令副将尤世威严整火器，以备迎战。皇太极发现后金兵的先锋部队已逼近城垣，难以尽力纵击，于是下令后撤，企图引诱明军出战，一举歼灭，可是明军按兵不前。他见此计不成，欲率军攻城，这时代善、阿敏、莽古尔泰三大贝勒，对一年前先汗□□哈赤兵败宁远，记忆犹新，“皆以距城近，不可攻，愿上勿进，劝甚力”。皇太极说:“昔皇考□□，攻宁远不克，今我攻锦州又未克，仍此野战之兵，尚不能胜，其何以张我国威耶!”[60]因此，他不听劝阻，亲自率军攻城，于是诸贝勒只好随之进击。
宁远城外的明军奋力抗击，阻止后金兵攻城，明车营都司李春华等，用“红夷”，“木龙虎”，“灭虏”等火器，“齐力攻打”，后金兵死伤“约有数千，尸横满地”[61]。接着满桂、尤世威等也率领步骑冲杀上来，双方战斗更为激烈，满桂身中数箭，尤世威的坐骑被射伤。后金兵在扳车厚盾的掩护下不断攻城，城上袁崇焕指挥红夷大炮轰击，把皇太极的大帐炸毁，贝勒济尔哈朗、萨哈廉、瓦克达俱受重伤。皇太极亲自“督兵攻城，抵暮死者益众，乃撤兵归”[62]，至双树铺驻营。
二十九日，皇太极看到后金兵死伤惨重，宁远城无法攻破，又怕置于宁锦之间，腹背受敌，归路被截，便放弃攻打宁远，挥师北上。三十日，后金兵至锦州，占领骆驼、大兴等堡。六月三日，皇太极命列八旗梯牌及所有攻城用具，并乘骑观察形势，准备攻打锦州。四日晨，后金兵向锦州城南面发动猛烈进攻，锦州守将赵率教等指挥明军用红夷大炮和各种火器射击，迫使后金兵无法接近城墙。皇太极临阵督战，发动多次强攻，皆为明军火炮击退，战斗一直进行到傍晚，后金兵伤亡惨重，士气低落。皇太极“因城壕深阔，难以骤拔，时值褥暑，天气炎蒸”[63]下令停止进攻，决定回师。五日，皇太极率领残兵败将离开锦州，途中拆毁大、小凌河二城，一路忧心忡忡的回到沈阳。这是明军继“宁远大捷”后，再次取得“宁锦大捷”，也是明军在关外战胜后金军的第二次重大胜利。
“宁锦大捷”，无疑与袁崇焕利用明金议和修复宁锦防线分不开，同时与他“守为正着，战为奇着，款为旁着”的正确战略战术有直接关系。由于宁锦大战的胜利，从而收复了大片失地，进一步加强和巩固了宁锦防线，形成了以宁远为核心，联络关外诸城，不仅可以独自固守，而且还能互相支援的防御体系，有效的保卫了山海关和京师的安全。
“宁锦大捷”，除了对明有重要意义外，而对后金也产生了极为深刻的影响。
第一，后金因宁锦战败，促使满洲贵族内部汗权和王权的斗争日益激化，社会阶级矛盾和民族矛盾更加尖锐。皇太极为了解决面临的问题，决定实行一系列的内政改革和对外政策的调整。所以在对明的政策也有所改变，他采纳了廷臣的建议，所谓“我国处南朝之大计，惟讲和与自固二策而已”[64]，就是利用议和的手段，以达到自固的目的，于是主动打起议和的旗号，通过明朝边官、朝鲜国王、蒙古台吉向明廷转达和谈的愿望。直到天聪十年(1636)，皇太极由于进行了社会改革，加强了汗权，业征服了朝鲜和蒙古，解除了东西两面的威胁，便改元称帝，对明由积极议和转入大肆进攻;
第二，皇太极吸取宁锦惨败的教训，放弃了攻打宁锦，打开山海关的作战方针，认为“彼山海关，锦州防守甚坚，徒劳我师，攻之何益?惟当深入内地，取其无备城邑可也”[65]。于是就绕开宁锦防线，取道内蒙入关，深入明境，攻城略地。可是，有宁锦坚城的存在，后金进关也不敢久留，害怕后路被截断，沈阳受攻，所以只好很快退出关外。天聪四年(1630)，虽然后金兵攻占永平等四城，却得而复失，这说明没有清除宁锦防线，占领山海关之前，要想立足关内是不可能的，所谓“年来我兵内入，累次破城获捷，而不得坐守其地者，皆因关门阻隔，首尾难顾，是以得其城而不能保”[66]。可见，