天光剛剛放亮，十幾萬後金軍即嗷嗷怪叫著，從四面八方向寧遠的城牆湧來。由於努爾哈赤限一日內攻破寧遠，否則自甲喇額真以下所有將領皆要斬首，因此女真人也不再保存實力了，首次沖在了漢軍旗的前面。
但守城的明軍早有準備，甚至是還隱約期待著這個場面。前幾天的仗實在打得太憋屈了，沖又不敢往外衝，守吧，敵軍又不猛攻，每次只零零星星地過來幾百人，開炮都不值。而且打完就跑，根本就無心戀戰。
可這次後金軍卻一反常態，黑壓壓地衝了上來，簡直是鋪天蓋地，一望無邊，這下可好，連瞄準都不用瞄準了。
寧遠城頭的紅夷大炮，在沉寂了多日之後，終於再次發出了怒吼。經過孫元化的指導，這些炮兵簡直如同脫胎換骨，炮彈就如同長了眼睛，哪裡人最多就砸向哪裡。後金軍剛進入紅夷大炮的射程，立刻遭到慘重傷亡，一下子被砸倒上百人。
可那些凶神惡煞般的女真騎兵根本就不在乎傷亡，只是拚命地策馬疾奔。等到紅夷大炮再次擊發，雖然又是成片的人倒了下去，但騎兵的前鋒已經推進了數百步，基本上衝出紅夷大炮的射程了。
紅夷大炮的炮手們卻是一刻不停，因為第二波、第三波、第四第五波敵軍緊跟著就衝了上來，似乎根本就看不到那些慘死在炮彈下的同伴。
明軍自然不會跟他們客氣，你既捨得死，我就捨得埋，於是使用朱由檢想出的法子，拚命地往炮身上澆冷水，以最快的速度進行下一次擊發。
而那些衝過紅夷大炮射程的後金軍，再想前進就更加困難了，因為戚家軍的佛郎機炮正在等著他們。
此時孫元化也抱病登上城頭，親自指導炮手校炮。戚家軍的火炮本就製作精良，比一般的佛郎機炮更為結實，擊發的速度也更快。在一百步到二百五十步的範圍內，這些佛郎機炮取得了比紅夷大炮更加輝煌的戰果。這是因為一則佛郎機炮數量多，擊發快，二則後金軍沖得越近，人馬就越密集。
可是後金軍頂著猛烈的炮火，承受著驚人的傷亡，仍在飛快地向前推進。不多時，前鋒就衝過早已被填平的護城河，飛馬向城牆撲來。
朱由檢等人在城頭看著納悶，心想這些騎兵又不能直接衝上城來，他們又沒有雲梯或是鐵裹車之類的攻城器械，衝過來豈不是白白送死。
可這些騎兵衝到離城牆約三十步時，卻一齊下馬，利用馬的身體做掩護，不住地向城頭放起箭來。
守城的明軍自然也不閒著，弓箭和鳥銃一齊往後金軍的身上招呼。士卒們也懂得「射人先射馬」的道理，第一輪射擊幾乎全都是衝著馬去的。
可憐這些四蹄的畜牲，平日裡馱著主人東奔西走，卻只能吃些草料果腹。此時又被當成了掩體使用，就算身上披甲，也架不住城頭的萬箭齊發，鳥銃轟鳴，不多時即躺倒了一大片。有的戰馬還想掉頭逃跑，竟被主人一刀劈死，倚靠著屍體，繼續向城頭放箭！
明軍居高臨下，自然佔著極大的便宜。但女真人力大臂長，射程更遠，又有準頭。雙方陷入陣地對射之中，傷亡數量均迅速增加。
而從後面源源不斷地衝上來的女真人，就以前面戰死的人和馬的屍體作掩護，繼續向城頭放箭。
就在此時，後金軍也終於推出了他們的重型武器。除了之前用過的楯車、雲梯車、鐵裹車，他們竟也推出數十門火炮，其中紅夷大炮就有五六門。
這些火炮皆是在過去的戰鬥中，從明軍手中繳獲的。原來散存於瀋陽、遼陽、廣寧等地，在這幾天也都被努爾哈赤調來寧遠，今天終於派上了戰場。
朱由檢一見後金軍也有火炮，登時嚇得魂飛魄散，心想就寧遠這破城牆，用手一推都直晃悠；對方大炮一開，還不得轟個七零八落？
孫元化卻並不十分緊張，而是繼續沉著地指揮炮兵，首先瞄準這些紅夷大炮。此時對方的大炮已經先開了火，卻由於射程不夠，沒能打到寧遠的城牆上，反將在城下射箭的女真人打死不少。
孫元化掙扎著笑道：「殿下，韃子雖然有炮卻不會使用，也不注意隱蔽火炮的位置，沒什麼可怕的。只要他們再往前走一點，就進入了我們的射程，我們即可先發制人。」
正說話間，後金軍果然開始向前推炮。這些炮手都是漢人，比起對火器一竅不通的女真人來，也算得上是專業人士了。他們情知守軍的大炮在城頭，而自己的大炮卻在平地上，論射程肯定要比對方差一點點，本來不敢再往前走。
可剛才試射一輪，不但沒對明軍造成傷害，反打死了女真人，這下督戰的女真將領可不幹了，當即斬殺了幾名點火的炮手，嚴令剩下的人向前推炮，直到能確保打到城牆為止。
朱由檢見機不可失，忙搶著下令道：「對準韃子的大炮，開火！」
明軍的炮手早瞄了半天，此時數門紅夷大炮同時開火，將數枚炮彈同時砸入了後金軍的炮陣之中。
女真人號稱「騎射冠絕天下」，對火炮卻真是不懂，還故意將數十門大炮集中在一起，以為這樣就可以保證火力的密集了。這下可熱鬧大了，不但幾門紅夷大炮全部被砸毀，一枚炮彈還正巧砸中了一輛裝載火藥的大車，頓時引發劇烈的爆炸，將周圍的數十名炮手全部炸死。
後金軍的火炮雖然沒發揮什麼作用，但也分散了明軍的注意力。而女真八旗和漢軍旗的士卒，便藉著這個機會加速推進，終於有數萬人殺至寧遠城下，開始了慘烈的近距離攻城戰！
在這個距離，不論是紅夷大炮還是佛郎機炮，都無法攻擊到後金軍，明軍只能用弓箭、鳥銃和滾木擂石來打擊敵人。但對於緊貼城牆的敵兵，弓箭和鳥銃也失去了作用。這些敵兵便靠在城牆上，拚命用兵器在城牆上狠鑿。
由於寧遠的外城牆有些地方還是土坯，並不十分堅固，在這樣的鑿擊下，很快就被掏出一個個凹進去的大洞。
在這個危急關頭，袁崇煥也終於顯示出他的過人之處。他命令士卒用棉被包裹火藥，用導火索引燃，衝著城下的大洞扔了下去。導火索燃盡之時，火藥猛烈爆炸，將棉被炸得粉碎。那燃燒的棉被碎塊粘在後金軍身上，便迅速引燃全身，將那些士卒燒得嗷嗷慘叫，就地翻滾。
趁著城下大亂之時，寧遠城中的老百姓也把拆房子得到的房梁一根根搬上城頭，狠狠地砸了下去。還有些婦女把水燒開，將滾燙的開水直接潑了下去。
在遭受到如此全方位的立體打擊之下，城下的後金軍死傷慘重，伏屍纍纍，卻始終死戰不退。在楯車的掩護下，湧至城下的女真人越來越多，箭雨密如飛蝗，竟似撒開了一張密不透風的大網，將整個城頭覆蓋。而十來架雲梯車也搭上了城頭，數百名悍不畏死的女真戰士開始魚貫向上攀爬，試圖一舉登上城頭。
袁崇煥正在城頭聲嘶力竭地指揮防守，突然被一支利箭射中左肋，痛得渾身一顫，險些栽倒。
朱由檢忙搶步上前扶住他道：「袁大人，你受傷了，趕緊下去治傷！」
袁崇煥並不答話，卻將朱由檢一把拽到自己背後，猛地拔出利箭。他又是痛得眉頭一跳，卻咬緊牙關撕破衣襟，用布條將傷口簡單地紮了一下，繼續指揮守城！
朱由檢心頭一熱，也挺身而出，掏出燧發手槍，不斷地向城下射擊。
見王爺和主官如此身先士卒，守城的明軍也爆發出了最大的戰鬥力，將怒火盡情傾洩到那十幾架雲梯上。在眾人合力推動下，那些雲梯的鐵鉤竟被守軍生生地從城牆上掰開。雲梯失去支撐，向後倒去，梯子上的人自然也全摔了下去，輕則骨斷筋折，重則一命嗚呼。
但後金軍的幾輛鐵裹車終於推了過來，也開始發威，再次撞向城牆。那城牆本就不太結實，幾次撞擊之下，便轟然倒塌！
可後金軍剛吶喊著衝至城牆豁口處，卻發現裡面那黑洞洞的佛郎機炮口突然開火！硝煙散處，血肉橫飛！
原來明軍早預備了幾門佛郎機炮，專等敵軍擊破城牆，便用朱由檢發明的「火炮平射」技術近距離轟敵。
此時，在數里之外的努爾哈赤，正無力地靠在軟榻上觀戰，代善、皇太極等幾大貝勒侍立兩側。見己方傷亡十分慘重，一向謹慎的皇太極也忍不住開口道：「父汗，您看…」
「沉住氣！」努爾哈赤重重地咳嗽了兩聲道，「看到了吧，城牆已經塌了幾處！只要再加一把勁兒，衝進城去…」
他的話音未落，身後突然飛來一匹快馬，邊跑邊喊：「盛京急報！」
努爾哈赤大驚失色道：「盛京怎麼了？」
來人上氣不接下氣地道：「稟大汗，東江毛文龍率軍突襲盛京！盛京幾無可用之兵，危在旦夕！」
「噗！」努爾哈赤再次鮮血狂噴，昏了過去。眾人又是一片大亂，急忙進行搶救。
良久，努爾哈赤悠然醒轉，長歎一聲道：「盛京若失，我們就無家可歸了！傳我的命令，撤軍！」