如此一来辽阳卫的守军又被削弱了不少，也让后金覆育英明天命汗：爱新觉罗·努尔哈赤，达到了第一步战略目的。
9月19日午时，后金八旗就南下渡过了太子河，并在辽阳卫东南角扎营。
然而明辽东总镇经略：袁应泰，因为是个文官，因此在面对后金大军兵临城下之际，他并没有凭城固守，而是和战死沙场的明沈阳中卫总兵：贺世贤，一样都是选择了主动出击。
由此可见当时辽东明军面对后金八旗时，首选并不是被动防御，而是出战迎战。
这还与当时明军守城火器，还不怎么靠谱有关系？在辽沈之战中，辽阳卫城头上有七门前任明辽东总镇经略：熊廷弼，仿造的山寨版〈吕宋大铜炮〉。
但在战争中明军自造的火器，包括吕宋大铜炮等表现都非常差劲，而且屡屡发生炸膛以及铳管过热，导致无法再继续发射等情况！根本无法依托城池来抵挡后金军。
之前在沈阳中卫城头也是如此。
而相比之下，明军的野战轻型火炮如；迅雷炮、虎蹲炮、攻戎炮，等反而要比守城重炮还靠谱得多。
因为这些轻型火炮被明军长期列装使用，而且运输起来又方便，实战性能非常强，续航能力也可以得到有效的保证。
所以明辽东总镇经略：袁应泰，决定调集城内机动兵力，率领明凉州卫总兵：侯世禄、明奉集堡总兵：李秉诚、明东宁卫总兵：梁仲善、明辽阳卫总兵：姜弼、明重庆卫总兵：周世禄、明山西总镇总兵：杨宗业、明金复海盖兵备道副使：何廷魁、明辽阳卫监军：崔儒秀、等大小将领统兵总计五万余人出城列阵。
仅留明辽东总镇巡按：张铨，以及明定辽中卫总兵：牛维曜、明定辽左卫指挥使：胡嘉栋、明辽阳卫督饷郎中：傅国，等将官在城墙上负责指挥守军们配合作战。
此时后金覆育英明天命汗首先派出左翼；正白旗、正红旗、正黄旗、正蓝旗，这四旗迎战，与明军互相对冲了两个回合之后，后金军便开始溃败撤退，明军则紧追不舍。
但关键时刻后金覆育英明天命汗却并不慌乱，他镇定自若的指挥右翼；镶白旗、镶红旗、镶蓝旗、镶黄旗，这四旗给溃败的后金左翼四旗让出撤退路线。
还从两翼侧击追来的明军。
再加上这时后金还拥有了一个新的兵种，既～火铳手。
这支火铳手原本来自沈阳中卫的明军降兵以及漠南蒙古军，但却被后金覆育英明天命汗给活学活用，将他们编入各旗，从此让后金八旗第一次在战场上，有了独立的火器兵种。
因此后金来援的军队并没有直接进攻明军，而是先用自己的火器部队与弓箭队，朝着追杀来的明军，进行了一轮齐射。
毕竟以往明军与后金军的交战中，从来没有遭到过后金建制的火器部队射击，所以正当明军们追杀后金左翼四旗正欢时，突然冒出来几队火铳手，让明军们大惊失色。
也让追击明军们的攻势就此被遏制。
随后右翼四旗后金军又乘机冲锋，一举打乱了明军队列，使得明军们反胜为败，只得退回城下，依旧守城火力抵抗敌军。
然而后金军左右八旗还企图乘机掩杀，打算从辽阳卫的小西门杀入城内，怎奈守城明军和城外的明军一起发射火器、弓箭，打得后金兵军前进不得，至此攻城失利后金八旗再次退走。
由此后金军第一波的进攻到此结束，后金八旗子弟们没有取得任何压倒性的胜利，反而与明军互有胜负。
3月20日，后金八旗又发动了第二轮的战斗。
在后金覆育英明天命汗仔细观察过地势后，就把主攻方向换成了辽阳卫的东门，因为这里的护城河更容易被堵塞，因此他派遣后金右翼四旗兵推着楯车进攻。
而明军这边，由于在前一天的交锋中并没吃亏，故此明辽东总镇经略就打算继续用迎击的策略，他又带着自己的精锐家丁〈虎旅军〉以及各部明军们出东门列阵。
在交战之初，明军打得有声有色，连续抵挡住了后金军的三次冲击。
但时间一长，明军们的战斗意志就远不如后金军的持久，因此弱点就暴露了出来，再加上明军方面配合不当！
明辽东总镇经略在第一线阵前率领虎旅军死战东虏建奴，而在第二线接应的明军骑兵们却不听从命令，导致在两翼遭到后金骑兵冲击时，明军骑兵们没有死战到底，从而保护前军（虎旅军）的安全。
还反而稍一接战，便乱了阵脚，慌忙之中不少明军骑兵们，在未得到号令之前就开始往后撤退，使得不少明军被挤掉入护城河内淹死。
偏偏在这时，城里又出现了纰漏？
后金左翼四旗本来的任务就是要夺取城门外的壕沟，但在城内外明军的抵抗下，使得后金左翼四旗接连受到明军三面打击而受阻。
不得已只能请示后金覆育英明天命汗，把目标改为了直接进攻西门。
而西门城楼上的守军们正在奋力据守，但在激烈的战况中，有部分火炮以及火铳发生炸膛事故，却引发了连锁反应，突然间堆积的火药库居然也跟着爆炸起来。
随后各城楼上窝棚内的马料也都意外的起火了，这不免让人联想到了有奸细作怪？否则西门内的火药库和各城楼上的马料，怎么会突然一起着火呢？
不过放内应也算是后金军的传统技能了，因此见怪不怪，再加上袁总镇经略本身心软，又不太懂得兵法，故此难以识别奸细。
很快城头上的爆炸声不绝，各处守城士兵们均被炸倒不少，就连了望台、窝铺、城楼也被大火焚烧，还把最擅长使用火器的川军士兵给全部烧死！
不久火势又蔓延到了城内房屋，变得一发不可收拾，而这虽说是火器不靠谱引发的悲剧，毕竟之前在沈阳中卫时，后金军进攻西门，也是因为大炮炸膛而引起了城头守军们的混乱，导致被敌人浑水摸鱼。
这时城楼上面的爆炸动静，和城外二线明军的混乱，进一步引起了连锁反应，导致城外坚持抵抗的明军们也出现军心动摇情况，意志不坚定者已开始开溜。
就在如此危急时刻，只有明辽东总镇经略的虎旅军奋战不止，他们主动护住自己的主帅，还在炮火掩护下撤回城内。
然而逃回城内后，明辽东总镇经略却发觉事态已无法控制，城内城外的明军都各自为战，与敌人打成一团，让明军们几乎陷入到了混战之中，根本组织不起来！
这时城外还有大批未来得及撤回的明军主力，他们失去统一的指挥调度，是战是逃全看各自的主将。
因此是时候展现忠诚的机会了！
于是明山西总镇总兵：杨宗业、明东宁卫总兵：梁仲善、明酉阳宣抚使司佥事：冉文焕，等将领率部苦斗敌人，最终力战而亡，更多的明军士兵则是一哄而散，也不要太苛责明军，战场上失去指挥的部队多半都会如此，即使到了现代也不可避免。
此刻城内已燃起了熊熊大火，后金的内应们则乘机高喊道“辽阳卫已陷！大家快逃吧！”
趁此机会，后金左翼四旗终于登上西门城楼，并沿着城墙一路进攻过去，相继占据了左右两面的城墙。
就这样后金覆育英明天命汗立即传令后金右翼四旗不要，再继续纠缠于城外明军残兵的抵抗，而是分出主力去登城支援后金左翼四旗。至此辽阳卫城破，明军再也无力把突入都司府辽阳卫城内的后金军给赶出去。
不过后金军虽然占领了西门，但却并不意味着辽阳卫就已经全线失守，毕竟周边可是有东宁卫、自在州、定辽中卫、定辽左卫、定辽前卫、定辽后卫，这5个卫一个州的城防与辽阳卫连接在一起。
因此城内的明军们还一直在坚持战斗，抵抗了整整一夜，战况持续到了子时初，双方才停战休息。
9月21日辰时，后金军大队人马已全部入城，他们整兵列阵对着城内的明军们发起最后的进攻。
两军刚接战，后金军为了尽快取胜，就掘开城西闸门以泄濠水，又分兵前去堵塞城东水口，待击败街道上的明军时，交战的后金军便冲到城边，拦截战败的明军们。
以此来逼迫明军向城外跑去，导致洪水冲来时，有的明军被淹死、有的冲入城内被砍杀或乱箭射杀，伤亡惨重！
寅时，明辽东总镇经略与明辽东总镇巡按，继续带着将领们退守东宁卫城墙。
而明辽阳卫监司：高出、明定辽左卫指挥使：胡嘉栋、明辽阳卫督饷郎中：傅国，等将领则趁机翻城墙逃走，导致明军人心离散。
等到后金军再次攻城时，明辽东总镇经略又督率明军持盾牌大战，却又败下阵来。
到了戌时，内奸漠南蒙古察哈尔部与漠南蒙古科尔沁部冒充的明军，纷纷在城楼上面放火，让后金军顺利从小西门进城，瞬间城内大乱！
这让明辽东总镇经略：袁应泰，在城楼上见此情况，觉得大势已去无法挽回，便对明辽东总镇巡按：张铨，叹息道“你没有守城的责任，赶紧逃走吧！我死在这里便可！”
说罢他就佩戴着尚方宝剑和官印，在城东北处的镇远楼上拔剑自刎了，他的妻弟：姚居秀，也跟着自杀，仆人：唐世明，则抱着袁总镇经略的尸体大哭，并放火焚烧城楼而死。
但下了城楼的明辽东总镇巡按却并没逃跑，他依旧选择了抵抗到底，最后被后金军俘虏，后金覆育英明天命汗：爱新觉罗·努尔哈赤，见他有勇有谋，就想要招降他。
却被一口拒绝。
关键时刻后金四贝勒：爱新觉罗·红歹是（皇太极）再次出面招降，但明辽东总镇巡按却一心只求速死。