崇祯四年（1631）正月，孙承宗出关巡视前线，出了山海关沿着辽西走廊视察前线各城。孙承宗此番依旧继续贯彻他的坚城堡垒战术，并决定第三次抢筑大凌河城。

袁崇焕在宁远时就曾两次派人修筑大凌河，但皇太极都没让他修完。袁崇焕的既定方针就是建，皇太极的应对办法就是拆。大凌河城在今天的辽宁凌海，凌海过去叫锦县，大凌河古称渝水、龙川、白狼水，辽代以后改称凌河（灵河）、大凌河。大凌河全长398公里，是古代沟通东北与中原的交通枢纽，齐国北伐山戎、曹魏征讨乌桓、前燕入主中原、北齐攻打契丹、隋唐平定高丽，都是走的大凌河谷。

大凌河在锦州东面30多里处，是锦州的屏障。明军想固守锦州，必修此城；而后金要攻明，必拆此城。从袁崇焕时起，双方对大小凌河二城争夺就非常激烈，已是两建两拆。

孙承宗回到前线后，下令再次重建大凌河城，这城我修定了。皇太极也很坚持，你敢建，我就敢拆，这城我拆定了。

七月，祖大寿、何可纲奉命率兵1万第三次修筑大凌河城。

崇祯四年（1631）八月一日，皇太极设筵款待前来参战的蒙古军，然后再次申令军纪，兵分两路，一路由贝勒德格类、岳托、阿济格率兵2万，经义州屯兵于锦州与大凌河之间，切断锦州与大凌河的联系。皇太极亲率大军经黑山、广宁从正面压向大凌河城。

崇祯四年（1631）八月初六，两路大军在大凌河城下会合，完成对大凌河城的包围，大凌河之战打响。

大凌河城虽被多次摧毁，但原有墙基还在，明军1万多人和征调来的民工1万多人，加起来将近3万，人多好办事，因此明军的修城进度很快。但皇太极的行动更快，他没有给祖大寿足够的时间去垒砖头，祖大寿修了还不到半个月，皇太极便已经兵临城下。算上路上的时间，皇太极几乎就是在得知祖大寿修筑大凌河城的消息的同时就起兵了。皇太极七月初才从皮岛大败而回，八月初听说明军又要修城，就急火火地跑来阻止，明军这时城墙雉堞还没修完，祖大寿只好关闭城门，仓促应战。

皇太极这次一改从前强攻硬打的生猛战法，一上来就摆出了长期围困的架势。当然，这种战术的改变跟之前被明军的大炮轰得很惨有关，鉴于明军的大炮实在厉害，打得远，威力大，宁远大战、宁锦大战，不久之前的皮岛之战，后金军死在明军大炮之下的不计其数，后金军从上到下看见明军的大炮就眼晕，不是皇太极不想打，而是实力有限，骑兵野战还行，攻坚不是其强项。

皇太极围城不攻，还有一层用意，那就是战争史上的经典战术——围城打援，迫使明军的援兵跟后金军打野战。

为了确保城里的明军不跑出来，皇太极命八旗士兵环城挖了四道壕沟，筑起一道1丈多高的墙，将大凌河城围得铁桶一般。

10天后，八月十六日，明军第一批援兵2000人从松山赶来救援。但这点兵力杯水车薪，因为围城的后金军有五六万人，对付2000明军绰绰有余，八旗士兵没费什么劲就轻松击退了这波援兵。

又过了10天，八月二十六日，第二波援兵，锦州明军6000人在吴襄、宋伟的率领下再援大凌河。当天大雾弥漫，负责拦截的阿济格率领1000骑兵利用大雾掩护偷袭明军，将第二批援兵击退。

皇太极利用祖大寿渴盼援军的心理，搞了一次假增援，金兵穿上明军的衣甲打着明军的旗帜，高喊着铺天盖地杀向金兵大营。祖大寿在城头一看，喜出望外，立即率兵冲了出来，想里应外合，突出重围。他哪里知道皇太极已设下埋伏，一心想活捉他。待他杀出城，眼看要与援军会合时，援军突然变成了金兵，直奔他而来。祖大寿大惊失色，这才知道上当了，急忙后撤。但他已陷入金兵的重重包围中，在部下的保护下才杀出重围退回大凌河。

从崇祯四年（1631）八月初六到九月十九日，大凌河城已被围了48天。这时从城里逃出来一个叫张翼辅的商人，据他说，城中早已断粮。守军先杀战马，吃马肉，马几乎杀尽了，开始吃人，先吃筑城民夫，再吃饿死的士兵。现在全城只有几个大官手里还有米一二升而已。城里的明军用人骨头当柴烧，把人肉割下来烤着吃。虽然到了这般地步，但仍顽强坚守不投降。

明朝方面在孙承宗的部署下也在做紧张的准备，大战即将打响。

崇祯四年（1631）九月二十四日，监军道张春率领4万明军从锦州出发第三次增援大凌河。之前出场的总兵宋伟、吴襄也随军出战，张春倒霉就倒霉在吴襄身上，这是一个有名的长腿将军，打仗不行，逃跑却很在行。

张春，举人出身，在收复永平四城中表现突出，这次大凌河被围，孙承宗力荐他挂帅出征。

明军主帅张春很聪明，后金的优势是骑兵，而明军的优势是火器。为了最大限度发挥自己的火器优势，同时尽可能克制后金的骑兵，张春想了许多办法。这次出征，他带了许多火炮、火枪，就为了能在野战中充分使用明军的大炮、火枪压制敌人。为了对付后金骑兵的冲击，张春让人造了许多大车，行军时用大车拉载大炮、辎重，遭遇敌人时将大车列成车阵还可以阻挡后金的骑兵。

九月二十四日，明军渡过小凌河，但张春并不急于前进，而是命令明军步步为营，以车营为依托，缓缓向前推进。

九月二十七日，明军在四更天悄悄拔营起寨，向大凌河城前进，在距大凌河城15里处，与皇太极、代善率领的后金军主力2万人相遇。双方交战开始，明军迅速摆开车阵，阵内大炮、火枪严阵以待，八旗军立即发起冲锋，明军发射火炮对准后金的骑兵队伍猛烈开火，冲锋的八旗兵纷纷落马，冲到近前的八旗兵也遭到明军火枪的射击，一排排被击毙在阵前，后金军连续几次冲锋都损失惨重，明军初战得胜。

宋伟与吴襄在关键时刻闹起了矛盾。原来在立营时，宋伟主张在远离草木的地方立营，吴襄主张在靠近水边的地方立营，就在两人争执不下时，后金军打来了，两人也就只好各干各的。不过，虽然后金军的几次进攻都灰头土脸地被打了回来，但皇太极并非没有收获，他很快发现吴襄的大营是明军的薄弱处。于是命令进攻宋伟的八旗军掩护，全力掩护攻击吴襄的八旗军进攻，局势就此逆转，吴襄顶不住敌人的进攻，被攻破大营，后金骑兵冲进大营与明军混战。被冲散的明军很快又重新聚拢，与八旗兵拼斗，张春见风势向东，便使用火攻，火势凶猛，扑向金兵，金兵被大火逼了回来。谁知突然风向一转，大火向明军方向扑来，吴襄所部溃散，明军军心大乱。

这时，宋伟所部明军仍在顽强抵抗，皇太极不得不使用他的秘密武器——大炮。鉴于被大炮轰得很惨，皇太极下决心组建后金炮兵，从被俘明军中挑选炮兵，又令从关内带回的工匠仿制缴获的明军大炮，总算是建立了一支炮兵，首批造好的40门大炮，第一次使用就被皇太极调来大凌河。

后金的大炮开始向明军阵地轰击，这一度令张春产生错觉，以为是自家大炮炸膛，派人一查才知道，敢情后金也有了大炮。但明军的抵抗依然顽强，明军的大炮也猛烈还击，双方大炮对轰，依旧不分胜负。皇太极派出一队骑兵绕到明军背后，同时出动他的楯车，后金骑兵躲在楯车后面向明军阵地靠近，等接近明军大阵后突然杀出，与绕到明军背后的后金军前后夹击，才将明军击溃。

张春还想组织反击，但兵败如山倒，最后连他自己也被卷进了败退的大潮中。皇太极早已在明军撤退的路上埋下了伏兵，4万明军多数被歼，只有少数幸运的得以突围，这里面就包括长腿将军吴襄，还有之前跟他争吵的宋伟。主将张春以下副将、参将、游击等33个高级将领被俘。

4万大军土崩瓦解，这是明军派出的最后一批援兵，也是兵力最多的一次，明军已经派不出援兵了。

大凌河城中的军民们又坚持了10天。崇祯四年（1631）十月初七，皇太极派降将姜新进城劝降。祖大寿派出一位叫韩栋的部将到后金大营谈判。崇祯四年（1631）十月二十五日，祖大寿最后下了决心，他邀后金将领石廷柱进城商议具体事宜。

崇祯四年（1631）十月二十五日晚，祖可法、祖泽润、刘天禄、张存仁等四人随石廷柱一同到了后金大营，皇太极亲自迎接，以女真人最高礼节抱腰礼相见。然后设宴款待。双方达成协议，后金保证不杀城内军民，城内明军放下武器到城外接受整编。

原来城里有3万多人，这时只剩下1万多人。

反对投降的副将何可纲被押至城外斩首示众。何可纲毫不畏惧，面带微笑不发一言，引颈受死。他的尸体刚被拖进城，饥民们便一拥而上，争相割食。

崇祯四年（1631）十月二十八日，祖大寿大开城门，率众将来到后金军营。皇太极与代善、莽古尔泰及众贝勒众大臣，一齐隆重迎接祖大寿一行。双方登坛发誓祭天，盟誓祭天毕，皇太极携手祖大寿进入大帐，为祖大寿设宴，皇太极亲捧金杯赐酒给祖大寿。

趁着气氛融洽的时机，祖大寿向皇太极提出：自己悄悄回锦州，然后里应外合，助皇太极一举拿下锦州。同时他还提到，自己的妻儿老小还在锦州城中，一旦投降的消息传到锦州，一家人就都没命了。皇太极沉吟片刻，点头同意了祖大寿的计策。祖大寿连夜率亲信26人，渡过小凌河，徒步赶往锦州。在后金大炮轰鸣声的配合下，祖大寿假称突围逃还，顺利进入锦州城。

返回锦州的祖大寿并没有献城交出锦州，皇太极在等了数日不见动静后，便退兵了。走之前，皇太极下令拆墙，大凌河城又被皇太极的八旗拆迁队拆成了一片平地，不愧是专业拆迁队，走到哪儿拆到哪儿，虽然皇太极赢了一局，但锦州城还在明军手里，关宁军主力尚存。