崇祯十四年（1641）三月，明军八大总兵率兵13万，其中骑兵4万、步兵8万，出关开赴前线。这8位总兵分别是玉田总兵曹变蛟、山海关总兵马科、蓟州总兵白广恩、前屯总兵王廷臣、宁远总兵吴三桂、宣府总兵杨国柱、大同总兵王朴、密云总兵唐通。

明军在北方的精锐部队几乎都来了。

三月二十六日，洪承畴亲率6万大军开进松山。洪承畴出发前还特意向朝廷申请多调拨一些火炮到前线，增强明军的火力。因为时间仓促，铸炮来不及，崇祯皇帝下令将北京城的大炮撤下来几门拨给洪承畴，明军从左安门、右安门抽调了6门大炮紧急运往关外战场。

明军从北京调炮，仍感觉不够，于是又派骑兵进攻锦州城外的清军大营，想从清军那里夺炮。清军对火炮的重视程度一点也不亚于明军，想想这么多年，被大炮轰得有多惨，就可以理解清军的心情了。清军拼死护炮，明军的抢炮计划没有成功。

崇祯十四年（1641）四月二十五日，明军在松山城北的乳峰山东、西石门一线与清军展开激战。

清军2万人占据东西石门有利地形居高临下，明军5万人兵分五路，从下向上仰攻。左路王廷臣部、杨国柱部，中路王朴部，右路马科部、白广恩部，曹变蛟、吴三桂分别列营东、西石门。明军在大炮火力的掩护下，用火枪、弓箭向山上猛攻，清军从山上向下冲锋，两军很快混战在一起。两军步兵在山上捉对厮杀，清军骑兵七八千人从西石门冲出，却被吴三桂率领的骑兵迎面拦住，明军骑兵与清军骑兵往来冲杀，战斗十分激烈。

锦州的祖大寿这时也率兵出城配合外围明军夹击清军。

第二天，洪承畴率明军从松山出发，与多尔衮、阿济格率领的清军在长岭山、黄土台一带遭遇，清军抢占山头构筑营垒摆出防守的架势，洪承畴带领8位总兵在松山布阵。

多尔衮见明军列阵城外，便率军冲阵，但明军军阵防守顽强，清军冲不动，两军激战一天，清军死伤惨重，明军大阵岿然不动。

明军连胜两阵，虽然未能解锦州之围，但士气大振，彰显军威。

不过，锦州的形势却日益紧张，清军在步步紧逼。之前，多尔衮围锦州，扎营的地方距锦州有30里，明军的粮草仍然能送进去。皇太极得知后大发雷霆，痛骂多尔衮，你把大营扎得那么远，有个屁用！多尔衮、豪格因此被从亲王降为郡王，豪格还是皇太极的长子，那也要罚。

多尔衮被从前线撤换下来，皇太极又换上他信任的和硕郑亲王济尔哈朗。济尔哈朗很听话，这也是他受宠的原因。济尔哈朗严格贯彻皇太极的作战意图，一改多尔衮的做法，采取近围远防的战术，亲率4万精兵，在距锦州城只有6里的地方安营扎寨。为达到包围的最佳效果，清军在锦州城外八面立营，环城深挖壕沟，修筑营垒。

围城期间，济尔哈朗派人成功地策反锦州城内明军中的蒙古人诺木齐、吴巴什等，在这些蒙古人的带领下，清军攻占锦州外城。明军退守内城。

崇祯十四年（1641）五月，祖大寿派出求援的士兵闯出包围圈来到宁远见洪承畴报告，城内粮食尚可支撑，但缺乏喂马的豆料，希望援军及时增援，以车营在外围声援。祖大寿特别叮嘱，援军千万不要轻易和清兵交战，最好步步为营向前推进。

六月，前线清军换防，多尔衮、豪格接替济尔哈朗围困锦州，同时在外围部署机动兵力，阻击明军援兵。二十六日，宁远明军沿靠海大路向锦州增援，被清军击退。接着，松山明军向锦州增援，多尔衮派副都统星讷、参领鳌拜率兵打退。这个鳌拜就是之前出现在皮岛海战中的鳌拜，也是在康熙初年权倾朝野的那个鳌拜，不过，此时他还是一个小角色。

作为明军统帅，洪承畴不肯轻易冒进，一直在宁远按兵不动，密切注意锦州战局。而在朝中，在兵部尚书陈新甲蛊惑下，崇祯皇帝以兵多饷艰为由，要求明军速战速决，催促洪承畴进军。兵部尚书陈新甲为加强执行命令的力度，令职方郎中张若麒到洪承畴大营催战。

不久，陈新甲又荐前绥德知县马绍愉为职方主事，出关参谋军事。马绍愉是陈新甲推荐的，自然也极力主战，并从前线发回奏报说边兵可战，致使崇祯皇帝心急火燎，天天催洪承畴进兵。本来洪承畴主张且战且守，如今皇帝下令催战，如果再拖延，就会被以违抗军令治罪，洪承畴不得已只能出兵。

崇祯十四年（1641）七月二十六日，洪承畴率军在宁远誓师。二十九日，大军抵达松山。当天夜里，洪承畴登上乳峰山观察清军大营，令明军占领乳峰山，同时进兵东西石门，明军行动迅速，对清军形成前后合围态势。

八月初二，两军在东西石门接战，宣府总兵杨国柱中箭阵亡，两军混战之际，锦州城里的祖大寿趁势率军出城向外冲杀，清军的3道封锁线已经冲开了两道，但清军补防迅速，很快堵住了缺口，突围功败垂成。

八月初八，清军进攻明军乳峰山西营，被明军击退。八月初九，明军反攻西石门，受挫退回。

松山的右面是长岭山，经塔山延伸可到锦州。有人劝洪承畴在长岭山留兵驻守，以防敌人抄袭后路，洪承畴却不以为然，说我征战12载难道还不如几个书生。

十四日，两军再战西石门，明军战败。十五日再战，明军获小胜。

开战以来，明军打得十分顽强，反复冲锋，即使被打散也能迅速重整队形，再度发动进攻。镶蓝旗、镶红旗在明军的持续攻击下伤亡惨重，连多尔衮都动摇了，感觉这仗很难再打下去。他连连派人回沈阳告急，向皇太极求救，请求增派援兵。

接到求援信，皇太极决定亲自带兵出征。他原打算八月十一日起程，但因得了重病，鼻子不停地出血，不得不延期。3天后，鼻血仍在流，皇太极也顾不上了，决定立即出发。武英郡王阿济格见皇太极身体不好，劝他歇歇。皇太极却说，兵贵神速，我现在恨不得长一双翅膀飞过去，哪里还能歇？皇太极也在为前线的战事焦急，他知道这是明清两军主力部队的大决战，非同小可，他的家底都押上了，两军就好比两个赌上全部家当的赌徒，谁都输不起，谁都想赢。

八月十九日，皇太极赶到松山，立即部署对松山进行包围，命令拜尹图、英额尔岱、科尔沁土谢图等亲王在松山、杏山之间扎营。

八月二十日清晨，皇太极登上北山窥探明军大营，见明军布防严整，不由得感叹：“人言洪承畴善用兵，今日一见，果然名不虚传，真乃劲敌。”不过，皇太极还是发现了洪承畴布局的弱点，那就是主力都集中在前面，后路缺乏保护。

当天夜里，皇太极下令全军从北山开始挖掘长达30里的长壕，从塔山到杏山之间再挖一条50里的壕沟，将防线连成一片。

明军后路被抄，携带的粮食只够3天，军心浮动，皇太极整个作战布署，依旧是围锦打援。皇太极的壕沟对明军形成了反包围，把洪承畴率领的10多万大军包围在松山一带。锦州、松山、宁远三城各自孤立，难以互相援救。清军被动变主动。洪承畴见清军环山立营，也不免心生动摇。此时明军经过之前与多尔衮部的激战，久战疲劳，欲战则力不支，欲守则粮已竭。洪承畴只得收缩兵力，将7营步兵回撤，背松山城而营。

八月二十一日，洪承畴召集总兵们开会，共谋对策。会上，多数人主张先撤回宁远就食。而朝廷派出监军的张若麒也力主此说。当时，总督洪承畴并不主张退兵，他表示说，如今战亦死，逃亦死。如果奋力一战，或许能够死中求生。但是，洪承畴这个以决战来“解围制胜”的意见，遭到一些将领反对，他们坚持要先回宁远就食。

当时，代表崇祯皇帝监军的张若麒也支持率军南撤。最终，洪承畴同意率军向宁远撤退，但他为了稳妥起见，还是把明军分成两路，命总兵王廷臣、唐通等人率领左路，马科、吴三桂等人率领右路，决定在初更时分突围。这个以逃跑为目的的军事行动动摇了军心。诸将各怀去志，此时的他们不是想如何与清军激战，而是想如何逃命，保全自己。仗还没打，胜负已分。

皇太极在第一时间得到了明军即将突围的准确情报，立刻进行周密部署，在明军可能的突围方向布下天罗地网。明军南逃的海陆两路，都已被清军重兵封堵。

当天晚上，总兵王朴提前率部逃跑，引发明军各部大乱。吴三桂起初还打算结营自固，但随即遭到清军正红旗、镶白旗的猛攻，明军抵挡不住，也随之溃逃。明军马步兵自相践踏，弓箭、衣甲丢得满地都是。逃跑过程中，明军遥见火光，才知敌营在前，又仓皇后退，正中清军埋伏，遭到追杀。

洪承畴等人突围未成，只得退守松山城。而有命冲杀出去的明军，在尖山、石灰窑一带又遭到清军截击，伤亡惨重。总兵吴三桂、王朴等逃入杏山；总兵马科、李辅明等奔入塔山；监军张若麒、马绍愉等由海上乘渔民的渔船逃回宁远；其余明朝残兵败将，仓皇间奔向海边。前有大海，后有追兵，慌乱之下，明军赴海溺死者不计其数。

八月二十二日，皇太极亲自把大营扎在松山城外，指挥士兵在松山四面挖出深壕。当天夜里，洪承畴组织明军分道突围，皆未成功。其间，只有驻守乳峰山的总兵曹变蛟率部向清军阵地猛攻，曹变蛟率军先后进攻正黄旗军营4次、镶黄旗军营1次，还有一次攻进皇太极的大营，明军拼死冲杀。双方激战良久，若不是阿济格、尚可喜赶来增援，曹变蛟或许就能对清军来一次斩首行动，战斗中曹变蛟负伤，与王廷臣率军退入松山，但仍有部分明军突出重围，逃入杏山城。

皇太极估计吴三桂、王朴等人不会在杏山久留，就派兵在路上埋伏。果如他所料，吴三桂很快带兵从杏山出来撤往宁远。出发之前，一位部下向吴三桂建议，敌人素来奸诈，小路怕有埋伏，不如走大路，防备可能不会很严。吴三桂听从了部下的建议，从大路杀出，路上却恰好遇上皇太极。明军虽是败军却来势凶猛，皇太极手下兵不多，如果此时冲上去，估计很可能被终结的是他。于是，皇太极很聪明地让部下放吴三桂所部过去，其实，不放也不行，因为拦不住。

皇太极亲眼看见吴三桂率军从他眼前飞驰而过，对部将说：“吴三桂果然是条汉子，如能得此人，天下唾手可得。”

松山会战，明军阵亡官兵53000多人，战马损失9000多匹，盔甲丢弃将近1万副。明军元气大伤。

其实，当时明清两军打得都很艰苦，崇祯十四年（1641）七月，一位从清军逃亡回来的辽人报告说，皇太极已经准备当年秋天还打不下锦州就撤兵，朝鲜已经拿不出粮食供应清军。为了节约粮食，当时清军的骑兵一天吃两顿饭，步兵一天只供应一顿。如果崇祯皇帝支持洪承畴的战略，步步为营，稳固防守，不急于进战，与清军拼消耗，战争很可能就是另一种结局。

可惜，崇祯皇帝的兵部尚书陈新甲是一个不懂军事的人，频频干预前线的指挥，关键时刻，崇祯皇帝也支持了陈新甲，洪承畴不得不出兵，致使全军溃败。虽然洪承畴的指挥也有失误，但如果让他按既定战术打，至少不会大败。心浮气躁的崇祯不得不吞下急躁进兵的苦果。

明军各路人马先后退回宁远，吴三桂所部此时仍有1万多人，且多是有作战经验的老兵，还有战马5000多匹，在各部明军中实力最强。其次是马科，有兵6000多人，战马2000多匹。李辅明只有5000兵，战马700匹。尽管如此，兵马仍折损过半，因为吴三桂战前的人马是2万。

九月初三，朝廷令驻守宁远的吴三桂“转败为功”，同时令马科率军驻中前所、唐通移驻杏山、王朴入关。

军败之后，心急如焚的崇祯皇帝于九月二十五日再次下令，要马科、吴三桂、白广恩、李辅明抓紧操练兵马，随时准备再次进兵，援救被围困的松山、锦州。

祖大寿的儿子锦衣卫镇抚司佥事指挥同知祖泽溥救父心切，变卖家产，招兵买马，请吴三桂尽起大兵与清军对垒，自己率奇兵暗度陈仓，出其不意，或许可以解锦州之围。但吴三桂无心救援，虽然出兵了，但他率领的援兵在路上遇到清军的哨兵便溃退下来。