同年十二月，袁崇焕升为按察使。

天启六年（1626年）正月，努尔哈赤得知孙承宗被罢免，于是率领大军西渡辽河。

二十三日，后金军抵达宁远，经略高第和总兵杨麟拥重兵于山海关，却说什么也不去救援宁远。

袁崇焕得知此事后，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，决定誓死守城。

袁崇焕一面坚壁清野，一面让同知程维楧盘查奸细，通判金启倧守护粮草。并传檄给前屯守将赵率教、山海关守将杨麒，言道：如果有将士逃到这里，可将其全部斩杀！从而断了首鼠两端只想逃跑者的退路，使得将士们士气高涨、众志成城。

努尔哈赤先是放百姓回宁远劝袁崇焕投降，但遭拒绝。

于是努尔哈赤大军开始进攻宁远城，让士兵举着盾牌攻凿城墙。

袁崇焕让罗立等人指挥西洋巨炮，朝着后金军一阵猛轰。女真大军溃不成军，连续攻城两天，损失惨重，努尔哈赤只能下令退军。

此战大获全胜，但名将金启倧却因为点火炮时引起自燃而死。

宁远保卫战胜利后，明廷举朝相贺，升袁崇焕为右佥都御史。

但另一方面，后金军大肆攻略觉华岛，杀死参将金冠及军民数万人，而袁崇焕刚刚竭尽全力保全了宁远，无力救援觉华。

宁远大捷后，经略高第及杨麟因为不发援军被罢官，明廷以王之臣和赵率教将其替代。

宁锦之战后，满桂、赵率教等人都得到了应有的赏赐。只有袁崇焕因为和魏忠贤不是一路人，被其党羽弹劾不救锦州之过。在论功行赏时，只给袁崇焕增加一级官阶就没了下文。

七月，袁崇焕辞官回乡。

明廷以王之臣接替袁崇焕为督师兼任辽东巡抚，驻扎宁远。

天启七年（1627年），明熹宗驾崩，明思宗朱由检即位，设计将魏忠贤除去，并把之前冒领军功的人削职。

袁崇焕得以重新被启用，被任命为兵部尚书兼任右副都御史，督师蓟辽、兼督登莱、天津军务。

同年七月，袁崇焕返回京城，上疏陈述兵事。

朱由检于平台召见袁崇焕，袁崇焕声称自己可以“五年复辽”！

朱由检对此大加赞赏。

给事中许誉卿问袁崇焕复辽的具体策略时，袁崇焕却说是用这种话安慰皇上。许誉卿说：“皇上英明，怎麽可以随便应对。他日按照期限查验成效，你该怎麽办？”

袁崇焕也自觉失言了，于是上奏说：“五年复辽的计划不容易完成，陛下既然委托给臣，臣怎麽敢推辞这艰难的任务。但是五年内，户部转运军饷，工部供应器械，吏部用人，兵部调兵选将，必须朝廷内外事事配合，才能有所成功。”

朱由检于是让西部的大臣按照袁崇焕的话去办，可谓是掏心掏肺了。

袁崇焕害怕自己去往边关以后，朝廷中难免有人会再次诽谤自己。于是将此事禀报朱由检，朱由检在大学士刘鸿训等人的建议下，收回王之臣、满桂的尚方宝剑，将其赐给袁崇焕，给予了充分的自主权。

鉴于此前熊廷弼、孙承宗都因为受到朝中大臣、阉党一脉的排挤陷害，难以舒展，袁崇焕于是又上书曰：

“恢复辽地的计策，不外乎臣往年所提出的以辽人守辽土，以辽土养辽人。防守是正规的策略，攻战是变通的策略，和议是辅助策略的说法。

执法在循序渐进而不在突变猛进，在追求实效而不在贪图虚名。这是臣与诸边防官员所能做到的。

至於选择用人的人，与被人用的人，都是皇上掌握其中的关键。怎麽才能用人而不三心二意，相信而不怀疑？因为驾驭边防大臣与朝廷大臣不同，军中可惊可疑的事特别多，只应当谈论成败的大局，不必摘取一言一行的细小过失。

事情的责任既然重大，招致怨恨实在多。各种有利於边疆的事情，都是不利於自身的。况且谋取敌人急，敌人亦从而离间，因此作边疆的大臣很难。

陛下爱护臣了解臣，臣何必过於疑虑惧怕，但心中有所危惧，不敢不告诉。”

上面的话此时读来是不是觉得有些悲凉，袁崇焕最担心的事情，最后全都一一应验了，这就是宿命的轮回吗？．．．

朱由检发优诏答复袁崇焕，并赏赐蟒袍玉带、银币，但袁崇焕上疏推却，未接受蟒袍玉带。

崇祯二年（1629年），驻守宁远的来自于川、湖等地的士兵因为军饷问题哗变，袁崇焕最后用计将其平定。

而后袁崇焕请求将宁远、锦州合为一镇，让祖大寿镇守锦州，何可刚替代朱梅驻宁远，赵率教守山海关，袁崇焕自驻宁远。

同时给崇祯皇帝上书，在折子中极力称赞祖大寿三人的才能，并言明自己五年复辽的计划，全靠这三人来实现！如果五年后没有实现，他将亲手将这三人斩杀，自己到司法部门以死谢罪。

这一次崇祯帝再次加封袁崇焕为太子太保，并赐给蟒衣银币。

崇祯二年（1629年），袁崇焕以东江镇毛文龙虽然能牵制后金军，但耗费的钱粮实在太大为由，上书请求朝廷派人来管理毛文龙部的军饷，毛文龙不愿文官监制，上书争辩。

后毛文龙前来拜谒袁崇焕，袁崇焕以上宾之礼接待，毛文龙却大大咧咧不知谦让，袁崇焕此时便起了杀心，决定干掉毛文龙。

同年五月，袁崇焕以阅兵为由去见毛文龙，俩人常常喝到半夜。袁崇焕提议更改军营制度，设置监察官员等。

毛文龙对此建议很不高兴，袁崇焕又用回乡来劝说他，希望他能见好就收！

毛文龙却说：“我确有这个意思，但只有我知晓辽东事务，辽东的事情解决后，朝鲜衰弱，可以趁机占有。”至此两人彻底谈崩。

袁崇焕说：“我早晨就走，你担当海外的重托，请受我一拜。”毛文龙回拜之后俩人开始登山。路上袁崇焕问随从官员的姓名，大多都姓毛。

毛文龙说：“这些都是我的孙子。”袁崇焕笑着说：“你们在海外长久劳累，每月禄米只有一斛，说来痛心，也受我一拜，请为国家尽力。”众人全都叩头道谢。

袁崇焕接着开始说毛文龙做的违法事，毛文龙与其争辩起来。袁崇焕厉声斥责毛文龙，下令将毛文龙的冠服去除并捆绑起来，毛文龙表示不服。

袁崇焕于是列数毛文龙的十二条罪状，拿出尚方宝剑，将毛文龙随即斩杀。

袁崇焕杀了毛文龙之后，害怕他的部下叛变，于是给他们增加饷银，但是岛上的人一时没了主帅，人心人心惶惶，不知道是否会殃及池鱼，再说也实在是意难平，所以难以使用。

袁崇焕上书给明廷：“东江镇是牵制敌人所必须依托的。现确定两协的编制，马军十营，步军五营，每年饷银西十二万，米十三万六千。”崇祯皇帝对兵员减少，军饷却增加的事情感到十分怀疑，但因为是袁崇焕奏请，也就答应了。

崇祯二年（1629年）十一月，后金皇太极举兵数十万分别进入龙井关、大安口，袁崇焕听闻后率领祖大寿、何可刚入关勤王救驾。所经过的蓟州、抚宁、永平、迁安、丰润、玉田各城，都分兵留守。

崇祯得知后，特意下令嘉奖袁崇焕的部下，并让袁崇焕统领指挥各地赶来的援军。

但不久之后，遵化、三屯营都被后金军攻破，赵率教也在遵化战役中中流矢阵亡，巡抚王元雅、总兵朱国彦相继自尽而死。

后金军越过蓟州往西，首逼京城，袁崇焕忙率兵护卫京师。

崇祯召见袁崇焕，赏赐御用酒菜及貂裘加以慰劳。袁崇焕以兵马长途奔波，疲惫不堪为由，请求按照满桂的旧例入城休整，但遭到崇祯的明确拒绝。

于是袁崇焕驻军城外，与后金军鏖战，互有胜负。