善於聞風而動的努爾哈赤，曾經乘著熊廷弼下臺之機，派兵奪佔遼瀋；這次又得到孫承宗被罷職還鄉，高第撤軍關內、寧遠城孤守的訊息，決定派兵攻打寧遠城，向袁崇煥報那兩次兵敗之仇。

經過充分醞釀、準備，後金國於天啟六年（1626年，天命十一年）正月十四日，也就是努爾哈赤去廣寧一帶打圍之後的第四天，便迫不急待地從瀋陽出發，親自統帥大軍十三萬，號稱二十萬人馬，嚮明朝發動新的、大規模地進攻。

十六日，後金兵馬到達東昌堡，十七日渡過遼河，沒有受到任何阻擋。

為了顯示八旗兵馬的雄威，努爾哈赤於曠野布兵，南到大海，北越廣寧大道，漫山遍野，浩浩蕩蕩，看不到首尾，只見劍戟如林，刀槍的寒光刺人眼目，令人望之膽寒。

大軍抵達西平堡時，前哨軍卒捉住幾名明軍的探馬，經過審問，得知除寧遠城以外的城堡，均無大部隊防守，只有屯衛守員一千人，大淩河城守兵五百人，錦州守兵三千人。

後金兵馬一到，右屯衛守城參將周守廉、錦州遊擊肖盛、中軍張賢、都司昌忠、松山參將太輔、中軍毛風義，以及大小淩河、杏山、塔山等各處軍民，按照袁崇煥的佈置，實行堅壁清野，焚燒房屋，運走所有的穀物糧食，毫無反抗，紛紛逃走，故意顯示出畏敵如虎的逃跑姿態。

於是，努爾哈赤十幾萬兵馬如入無人之境，毫無阻擋地開進不設防的右屯、錦州、松山、杏山、塔山、大小淩河各城。

當後金的兵馬從瀋陽一出發時，袁崇煥的探馬便來向他報告了。

他與總兵滿桂等商議後，對守城作了嚴密部署：他先喊來參將姚撫民、胡一寧、金冠、還有遊擊季善、張國青等，給他們交待了任務。

儘管寧遠城兵將不足三萬人，袁崇煥卻臨戰不驚，指揮若定，團結守城將領，迎戰後金兵馬。

首先，袁崇煥將兵力集中於寧遠城內，撤中左所、右屯等處的兵力，連同從西洋購來的大炮，全部入城，精心佈置於城頭。

為了吸取已往教訓，袁崇煥命令同知陳維模負責稽查城內奸細，及時肅清後金的間諜人員在城內活動，發現一個消滅一個，絕不手軟。

袁崇煥準備長期守城，命令通判金啟宗專門負責供應守軍將士的飲食。對將領也作了分工，袁崇煥派總兵滿桂守城東，副將左輔守城西，參將祖大壽守城南，副總兵朱梅守城北；而袁崇煥自己則總督全域性，負責全城守禦。

從這一天開始，袁崇煥不再下城，就在城上與守城將士一起吃住，在他的鼓舞下，全城軍民立即行動起來，身強力壯的登城防守；不能打仗的，參加後勤巡守巷口，提防奸細。

為向皇上表示決心，袁崇煥在寫給天啟帝的卷表中，表達了他和寧遠城軍民的戰鬥意志，誓死捍衛大明江山社稷，狠狠打擊興兵來犯的後金兵馬！

努爾哈赤本是一個深謀遠慮之人，許多事情都是未雨綢繆，事前早做好準備了。在向寧遠出兵之前，他曾單獨找李永芳、李小芳父子二人，佈置往寧遠城派遣諜報人員的事情。

二人肩負著後金汗王努爾哈赤的使命，懷裡揣著馬如龍的書信，進了寧遠城。當時，雖說後金沒有出兵，寧遠城裡已顯示出緊張的備戰氣氛。城上守軍各就各位，嚴陣已待。站崗的、遊動的，還有一隊隊巡邏士卒穿街過巷，盤查可疑行人，既緊張，又有秩序。

李小芳與柯汝州以商人裝束混進城去，來到總兵府裡，將馬如龍的書信交予滿桂。

滿桂讀完信，便留下他們住在府裡，以為二人是來做生意的，就未加註意。

次日，兩人一天未歸，直至滿桂被袁崇煥叫去議事。

兩人住在滿桂府裡，當晚私下裡商議，對滿桂只能伺機勸說，一見那十一門西洋大炮，禁不住大驚失色。據說是從英國買來三十門大炮，也就是英國製造的早期加農炮，具有身長、管壁厚、射程遠、威力大的特點，是對付密集騎兵的有力武器。

這三十門加農炮，北京都城留下十八門，炸燬一門，解往山海關十一門。餘下的這十一門強力大炮，被孫承宗要來，讓袁崇煥放在寧遠城頭。李小芳、柯汝州兩人在城頭一見到這些“龐然大物”，立即繪出大炮裝設的位置、方向等。

誰知守城計程車卒早就盯上了他們的行動，和左輔將軍報告了，等他們把圖紙裝進口袋之時，城上的守軍立即包圍過去，將他們扭送到左輔那兒。因為所繪圖紙被查獲，二人雖然百般狡辯，左輔將軍基本認定他們是後金派來的諜工人員。