得到赵率教派人提供的军情，袁崇焕当机立断，调遣祖大寿、何可纲等回援京城，命令山海关前总兵、副总兵徐敷奏加强守备，参将杨春守永平，游击满库守迁安，都司刘振华守建昌，参将邹宗武守丰润，游击蔡裕守玉田。
调兵的间隙，袁崇焕、祖大寿、何可纲聚在一处。
祖大寿不解道：“督师，为何不趁此机会，直入沈阳，此所谓围魏救赵！”
袁崇焕皱眉道：“驰援京城，能够得到沿途各州县的补给，若深入后金境内，后勤补给难以跟上。”
何可纲也点头道：“若要攻沈阳，必先攻下广宁。广宁乃是九边重镇，城墙高大，如无重炮与送死无异，若是携带重炮等攻城器械，行军速度定受影响。后金多为骑兵，月余便能回援！”
袁崇焕道：“敌军若进攻京城，大同、宣府、登莱等处，合兵不过五万，若是主动救援则必败无疑。若敌军不进攻京城，一定会攻击山海关。山海关也必须救援，否则辽东局势将失去控制，我们将被后金前后夹击，从此失去战略主动性！”
“纵然我们拿下广宁、沈阳，后金精锐回援，疲惫不堪的将士，难以为继的后勤补给线等，哪里会是后金的的对手？”。
诸路大军集结完毕，袁崇焕亲率两万步骑驰援京城。十二天便从宁远赶到蓟州，作为歩骑混编的军队，十二天行走六百里，已经很不容易了。
此时，大同总兵满桂、宣府总兵侯世禄、保定总督刘策和昌平总兵尤世威也相继汇集于蓟州。崇祯帝下旨将全部勤王兵马指挥权交给袁崇焕。
到了蓟州，袁崇焕有些失望，蓟州城并不像自己想象的那么坚固。更为可怕的是蓟州的存粮有限，一下子增加了近五万军，吃饭成了大问题。
袁崇焕看到保定军、昌平军士卒疲弱不堪，于是命令刘策率保定军回防密云，尤世威回防昌平。
一个个坏消息接踵而至，在强大军力威胁和皇太极的劝降下，宽甸峪口城明军守备王孙章、马兰路参将、潘家口参将赵宗普、中军范民良、旗鼓范进桥、大安口中军赵什、石门驿驿丞李秀龙相继投降。
唯一让袁崇焕心安的是三屯营还在明军手里。
只是此时的三屯营，形势已经非常严峻。
后金军已经来到三屯营城下，莽古尔泰带领甲喇额真喀克都里、贺儿多等从东门攻城。
赵率教下令炮手放炮，一枚枚大火弹从城上飞射下去，打在后金军人群中，顿时炸起熊熊烈焰，将聚在一起的士兵们炸死炸伤，正在进攻的士兵们都被吓坏了。
喀克都里大喝一声，带着扛着云梯的小队冲向城墙，士兵们也跟着纷纷向城门发起冲锋。城墙上明军的箭矢和炮石不断飞落，城门附近的士兵不断倒下，但后金军的士气不减，继续向前冲锋。
莽古尔泰骑着马在城下指挥着士兵，他大声喊道：“一定要攻下这座城！”后金军士气高涨，不断向前冲锋。
赵率教在城头上看到后金军已经攻到了城门附近，知道城门已经岌岌可危。
这时候，城内传来一阵鼓声，鼓声敲得很响亮。
赵率教回过头，看到朱国彦亲自拿着鼓槌敲鼓。
守城部队听到鼓声立刻变得精神抖擞，士气高涨，他们大吼着向城下推滚木，泼粪汁，城下顿时乱成一团。
赵率教命令士兵打开城门，两千关宁铁骑在后金军的攻击下迅速冲出城外。后金军没有料到明军会采取这样的行动，一时之间无法组织起有效的抵抗。
关宁铁骑在赵率教的指挥下，利用后金军的混乱，展开了猛烈的冲锋。后金军在关宁铁骑的冲击下纷纷后退，甲喇额真贺儿多在乱军中战死。
看到十多人被对方杀死，莽古尔泰开始组织反击，赵率教指挥铁骑返回城中。
随着袁崇焕入关，皇太极知道必须加快进度，于是命令命参将英古尔岱、游击李思忠、范生员统备御八员，甲兵五百，无甲兵三百，留守遵化城。
皇太极亲率大军来到三屯营，岳讬攻西门，济尔哈朗攻南门，阿济格攻北门，莽古尔泰、阿巴泰、豪格攻东门，皇太极在后方指挥，三屯城的形势岌岌可危。
西门首先发起攻击，岳讬命令士兵攻城，士兵们呼啸着扛云梯向前冲击。西门守将刘思下令放炮，城上五门大炮齐发，炮声震天。炮弹不断落在后金军中，后金士兵不断有人倒下，不一会儿战场上就留下四十多具尸体。
猛烈的炮火给士兵们造成了极大的恐慌，他们迅速分散开来，然而，炮弹的落点越来越密集，让后金士兵们无处可躲。士兵们慌忙躲避炮弹，有些人甚至被吓得失去了方向感，在战场上胡乱奔跑。
看到这个情况，岳讬立即调整了战术。他命令士兵组成多个小队，从不同方向对守军进行攻击，分散守军的注意力。
但在岳讬的指挥下，后金士兵们逐渐占据了优势，云梯架上了城头。
刘思抽出宝剑，大喊一声：“弟兄们，准备迎击敌人！”
在刘思带领下，明军在城头上奋勇抵抗，他们用滚木、礌石、金汁、弓箭对付攀登云梯的后金士兵，试图阻止他们攻城。
但是，还是有后金军攻上了城头。刘思见状，上前连续斩杀了数名后金士兵，其他士兵见状也纷纷上前杀敌。
敌人的第一波攻势被击退了！
南门，济尔哈朗遵照皇太极的指示，没有发起进攻，只是不断地对城上将士进行劝降。
济尔哈朗命汉军辅兵在城下喊叫，将宽甸峪口城、马兰路、潘家口、大安口、石门驿守将相继投降的消息告知城内。
半天的喊叫，对瓦解军心效果很明显。对此，南门守将孙继武无计可施，只能派人前去禀报赵率教。
赵率教将防务暂时交给李东、江叙负责，自己亲自骑马来到南门。
赵率教喊道：“众将士！袁督师十天前已经入关，三天内便能到达三屯营！不要轻信敌军的谣言，若生，本将与大家同生；若死，本将与大家同死！”
经过赵率教的亲自出面安抚，军心才安定下来。