1616年，努尔哈赤建立后金。此后，他见明边关防务松弛，就不断发动进攻，到1622年，关外的大片土地已归后金，并且直接威胁山海关。
明廷一片慌乱：究竟是退守关内，还是在关外拒敌？大臣们分持两种意见，议而不决。想派人去关外指挥，又愁没人！
正当此时，刚从关外实地调查归来的兵部职方主事袁崇焕自告奋勇去守辽东。于是袁崇焕立刻被破格提升为佥事，星夜赶奔关外监督军事。
袁崇焕到任后，主张积极防御，“坚守关外，以捍关内”，决定在山海关外的宁远（今辽宁兴城）建立防线。因为宁远地形险要，东边是滔滔的渤海，西面是高高的群山，还可以和峙立海中的觉华寺互为犄角。在此设防，就可以扼住入关的通道。而辽东经略王在晋则主张“重点设险，卫山海以卫京师”，坚持要在山海关外八里铺筑重关。这无疑是一种消极防御的方针。两人意见不合，袁崇焕只好以书面形式上报京师。
不久，朝廷即派兵部尚书孙承宗来山海关，孙承宗是个很有眼光的人，他通过实地调查，支持了袁崇焕，并委派他去宁远驻防。
袁崇焕到宁远后，见城墙只修了三分之一，且厚度和高度都不够，立即下令修筑城墙，要求墙基宽3丈，墙头宽2丈4尺，墙高3丈3尺，还在城墙头上修了6尺高的射箭护身墙，宁远成了一个坚固的军事重镇。公元1624年，袁崇焕得孙承宗批准，又把防线向前推进200里，形成了以宁远、锦州为重点的宁锦防线。
在此关键时刻，朝廷派胆小如鼠的高弟接替孙承宗的职务，他不顾袁崇焕的坚决反对，把锦州、右屯等地的守军全撤回了山海关，仓猝之间，连十多万石军粮也丢弃了。努尔哈赤得知明辽东前线换了主帅，前线防务自动撤离，立即调十三万大军，浩浩荡荡地杀了过来。宁远城共有一万多兵马，袁崇焕只好让百姓全部退入城中，烧掉所有民房，不给敌人留下任何掩体。
1月24日，努尔哈赤开始攻城。袁崇焕早已命人用水泼在城墙上，冻了一层冰，惯于爬城的后金兵怎么也爬不上这光溜溜的城墙。金兵又搬来云梯、撞车，努尔哈赤亲自督战，大批骁勇的金兵头顶盾牌，前仆后继。袁崇焕在城头上指挥明军用石头、弓箭、各种火器狠狠打击。但明军炮石、火器有限，又无援军，只能速战。袁崇焕令炮手对准金兵密集的地方轰击，金军成片成片地倒下，努尔哈赤只好收兵。
第二天，努尔哈赤又调集铁甲军顶着盾牌，分十几处登城。后金军箭如飞蝗越过城墙，眼看各处人马拥了上来，明军将士们急得直跺脚，可袁崇焕就是不许开炮，直等金兵接近城下，他才下达命令。霎时炮声震动天地，金兵死伤不计其数，侥幸未伤者仓皇逃命，互相践踏，连努尔哈赤也受了重伤，只得退兵，明军出城追杀金兵，大胜而归。
消息传到北京，朝廷喜出望外，他们原指望保住山海关就心满意足了，所以立刻封赏袁崇焕，任命袁崇焕为右佥都御史。