当夜，袁崇焕集合众将，刺破手指 。血书立誓，誓与城池共存亡 。将士们见主将如此忠贞不屈，深受感动，都愿与后金兵决一死战 。宁远城中的百姓也纷纷拿起武器，自动参战 。袁崇焕令满桂严守四门，谨防奸细 。又传檄前屯、山前关守将赵率教等作好与后金兵决战的准备 。[$HRgetPages$]
一切安排就绪后，袁崇焕又派人星夜驰往山海关，向高第告急，消他速派兵增援 。高第畏金如虎，而且怒气未消，深恨袁崇焕不听号令，拒不发兵相助 。
两天后，努尔哈赤果然率兵猛攻宁远 。一时万马奔腾，如波涛翻滚 。宁远城下护城河宽水深，马不能过，后金兵争先下马泅水过河 。后金兵虽惯于爬城，这次抢登城头却遭到失败 。原来袁崇焕在敌兵进攻的前一天就下令在城墙上泼了水 。时值严冬，水结成冰，又硬又滑，爬城的金兵都纷纷滑落下来 。金兵也不气馁，滑下来又往上爬 。袁崇焕亲自在城上督阵，明军万弩齐发，射死金兵无数 。努尔哈赤暴跳如雷，孙哈兔连忙举起明晃晃的大刀，逼着后金兵不得后退，继续爬城 。因城上箭如雨下，后金兵只好手持盾碑一步步往前挪动 。袁崇焕见弓箭射不到金兵，就命令放滚木擂石 。后金兵刚爬到一半就被砸得血肉模糊，惨叫声与木石滚落声混杂在一起 。努尔哈赤又命令后金兵搬来撞车 。
不到半天功夫，城墙被撞倒了一角 。袁崇焕冒着滚滚浓烟和雨点样的矢石搬运石块堵塞缺口，明军和百姓见主帅这么勇猛，纷纷跟着填堵缺口 。孙哈兔远远望见了袁崇焕，一箭射来，正中袁崇焕的左臂，顿时鲜血染红了战袍 。将士要护送他下城，他拒绝了，撕裂战袍包扎好伤处，继续指挥 。当孙哈兔拈弓搭箭，准备再射时，满桂手疾眼诀，迅速回身一箭，重重地射伤了孙哈兔的右手 。
这时，袁崇焕命令炮手们对准城下后金兵猛烈开炮 。炮声响处，烟火腾空，后金兵血肉横飞 。没死的见炮厉害，四处逃避 。炮弹却像长了眼睛一样，不时在人群中开花 。后金兵队形倾刻大乱，互相践踏，死者无数 。努尔哈赤眼看部下伤亡惨重，加上无色渐黑，只得下令收兵 。回到大营，心中好生烦闷，他和皇太极等商议：明天定要一鼓作气，拿下宁远 。
当晚，袁崇焕又带领军民连夜加固城墙，并且又向城墙上泼了水 。
第二天，努尔哈赤重新调配了兵力，选派了一大批身高体壮的士兵，披上铁甲，顶着盾牌，分十几路同时围攻宁远城 。后金兵远远望见城上并无动静，心中暗自高兴，误以为明军可能已弃城逃跑，一个个大着胆子往前冲 。
突然间，城上炮声震天，烈焰翻腾，袁崇焕下令开炮了 。金兵见状不妙，慌忙逃跑 。怒尔哈赤大怒，喝令不准后退 。可是，兵败如山倒，谁也不听他的 。
他气得拔刀连砍了几个，仍然遏止不住 。袁崇焕在高处看得分明，忙挥动令箭，指挥炮手集中炮火向后金太祖的坐骑轰击，终于击中了后金太祖的战马 。
战马一声惊叫，把他掀翻在地，孙哈兔也在乱军之中中弹身亡 。皇太极和诸将慌忙将努尔哈赤扶上战马，速速向后撤退 。袁崇焕急令部将守城，自己率领明军乘胜追击 。一气追赶三十余里，歼灭后金军一万余人 。努尔哈赤带着残兵败将逃了许久才停下来，他仰天叹道：“我二十五岁起兵，战无不胜，攻无不克，今至垂暮之年，竟遭此惨败，真气死我了！”
宁远保卫战胜利的捷报传到朝廷，朝廷上下无不欣喜若狂，大家举杯庆贺 。熹宗皇帝下旨将袁崇焕升为右佥都御史 。
再说努尔哈赤自兵败后，心情郁闷，便卧病不起，不久又背患毒疽而亡 。

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