皇太極決定集中兵力打擊援軍，他和大貝勒代善等人率領兩萬大軍前去迎擊明軍，留下的一部分隊伍負責嚴守壕溝，監視城內明軍的動靜。
皇太極看見明軍的騎兵，步兵陣列整齊，各種大小火器槍炮都已準備佈置妥當。皇太極認為「若候戰車兵至，勢必遲誤。於是，率兩翼騎兵列陣，吶喊衝擊。」
明朝軍馬巍然不動，從容應戰，槍炮齊發，「聲震天地，鉛子如雹，矢如雨霰」。
後金方面右翼兵馬衝在前面，左翼兵馬緊隨其後，與明軍展開了激戰。
張春為了扼制騎兵，動用了許多戰車，戰車上配有各色火器，八旗兵吃了不少虧，沖了幾次都沒有成功。後來，後金的右翼兵馬終於首先衝入了明軍的戰陣，明軍一時被擊敗。但是，戰敗的明軍迅速又聚集起來，憑藉著隊列繼續與強敵作戰，可惜又被隨後殺到的後金左翼兵馬給衝破了陣伍。
總兵吳襄等收攏被打散的兵馬繼續紮下營寨，據營而戰。皇太極想用佟養性的炮兵部隊，放在明軍營寨的東面，用大炮轟擊明軍。不過，由於事先得到了通知，明軍對於後金炮兵部隊的動向極為重視。不等炮兵就位，就用預備好的騎兵，利用三眼火銃等各種火器不斷衝擊，使得後金炮兵無法發揮，只能靠後佈置，沒有取得重大戰果。
皇太極「列營兵車盾於前，護軍及蒙古兵於後。於是行營兵推戰車迎敵，縱騎兵發矢衝陣」。不過明軍方面也不示弱，「陣堅，施火炮鳥槍力戰」。
激戰大半天，在後金一**的猛攻之下，明軍終於顯現頹勢，開始撤退。皇太極「先遣精銳為伏兵，扼敵歸路」。然而這回他的如意算盤沒能打響，大凌河城圍城前離開的兩千鐵騎就防著這一手，兩廂交戰，誰也沒能佔得便宜。
於是明朝的這路大規模援軍徐徐而退，雖然損失近半，但後金方面也傷亡慘重，陣亡負傷共計兩千餘人。這和原本歷史上，張春和他的三十餘名將領被生擒，總兵吳襄等僅率數十人僥倖逃歸的結果相比，無疑已是天壤之別。
前一日晚上，得到現代帶響煙花訊號的城內明軍，已知道白天會有這番惡鬥。當來援明軍和後金軍進行激戰時，大凌河城中的祖大壽等親自率領城中的精銳兵馬，向著來援明軍的反方向全力衝殺。完全沒有料到這一點的後金軍，這個方面力量薄弱，又沒有得到及時的增援，卻是被殺了個措手不及，此處的防禦被完全打破，後金軍死傷無數。取得重大戰果的祖大壽等人並沒有戀戰，在其他後金軍來援之前就回城據守了。
對皇太極來說，這一次的圍城打援並沒有取得全勝，但也是取得了交代得過去的戰果。然而，回營不久，皇太極就收到了盛京方面的報告。
皇太極得此戰報，立刻召集眾人開會。會上也沒人能準確分析出這是什麼人，有多大的勢力。一時，繼續圍城和班師回京，兩派人士各說各的理，好不熱鬧。
皇太極只好先抽調一支兩千餘人的精銳騎兵，先回師救援，其餘的繼續圍困大凌河城。
這場大戰之後，大凌河城開始允許城中的老百姓出城砍柴。後金方面抓了人詢問得到的情況是，城中糧草和軍械準備得十分充分，而且事先已經知道後金的動向，士氣如虹。
不過，後金方面對於這個消息沒有立刻相信，生怕這是明軍的計策。後金軍繼續圍困大凌河城，並開始勸降。
於是，於農曆十月七日和十月九日，皇太極先後寫信給祖大壽、何可綱、副將張存仁，進行勸降。自然，勸降被祖大壽等拒絕。如今，形勢大好，完全可以守住城池，怎麼會投降呢？
更何況，在永平時，阿敏進行了殘酷的屠城。大家一致認為：後金殘暴無比，投降也是難逃一死，現在這樣守住城池才是光明的大道。另外，後金征戰的目的就一個「搶」字，本來都已打進了京畿，卻又撤了回來，和佔山為王的強盜們沒有什麼大區別。投降這樣的人太掉份了。
對此，皇太極親自寫信給祖大壽，解釋道：「過去屠殺遼東漢民，確有其事。但是我深為懊悔，自我登基以來，就不再那麼做了。至於永平屠城，那是二貝勒阿敏所為，他因此受到了我的嚴懲，希望你們不要再介意這一件事了。」
祖大壽等人自然不會相信，後金的不斷勸降只是徒勞。
時間又過去了近一個月，冬天的到來也將不遠。如此大規模的後金軍隊，在冬季繼續圍困兵精糧足的堅城，顯然得不償失，沒有太大的意義。
公元1631年11月24日，崇禎四年農曆十一月初二，後金軍悄然從大凌河城解圍撤退。大凌河之戰徹底結束。
明清兩邊都認為自己取得了戰鬥的勝利。明軍向崇禎皇帝報告，宣稱自己不但成功解圍大凌河城，還擊斃擊傷後金方面近兩萬人。後金方面認為，自己不但掃蕩了大凌河城附近的明軍勢力，在打援等行動中還消滅了近兩萬明軍，又是一個重大戰果，唯一的遺憾是沒有打下大凌河城。
然而，大凌河引起的巨大變化，並沒有結束，而是剛剛開始。
農曆八月時，皇太極率領後金兵馬攻打圍困大凌河城沒多久的時候，得到了這個消息的大明朝廷當然沒有坐視，下令各處軍鎮迅速增援。
登萊巡撫孫元化命令麾下的孔有德等人以本部兵馬由海路襲擊建州叛軍的後路——耀州。
孫元化，生於1581年，表字初陽，上海市川沙縣高橋鎮人。明萬曆四十年，1612年，孫元化考中舉人，跟著徐光啟學習火器和數學。後來，孫元化從軍遼東，幫助袁崇煥駐守寧遠。孫元化先後撰寫了《論台銃事宜書》、《改造火器呈》、《火藥庫圖說》、《銃台圖說》等文，對於火器火炮的運用有獨到之見解。崇禎三年農曆一月，孫元化跟隨孫承宗鎮守山海關，五月，孫元化以右僉都御史，巡撫登萊。孫元化除巡撫登州、萊州和東江外,還兼有恢復金、復、海、蓋四州之責。
1629年7月24日，崇禎二年六月初五，因為袁崇煥擅自殺了東江大帥毛文龍，引起東江鎮動盪，時有嘩變。毛文龍親自招募大批遼東漢民為部眾，他將一批強悍的部將收為義子，其中，尚可喜、耿仲明、孔有德三人最為出名，號稱「山東三礦徒」。這些人只聽毛文龍的號令，毛文龍一死，新任總兵黃龍根本沒有辦法管束部隊。原來的皮島將領孔有德、耿仲明、李九成等人投到了孫元化的麾下。孔有德被任命為騎兵參將。
然而，孔有德等人領命由海路襲擊耀州，出海之後，回來報告說遭遇風浪，沒能成功。孫元化很是震怒，既然海路不行，就下令孔有德和千戶孫應元等率領八百精騎，改由陸路趕赴前線，增援大凌河。孔有德的這支部隊在登州，受過公沙為首的葡萄牙人的訓練,善用火器。
閏十一月，孔有德的援兵隊伍才走到了山東與河北交界的著名雜技之鄉——吳橋。這個時候，大凌河保衛戰已經取得了勝利，但是由於消息傳遞的滯後，孔有德帶領的這支援軍所不知道。
這時，冬天的雨雪導致道路泥濘難行，另一方面，部隊給養又不足。遼東兵軍紀渙散，作風野蠻，山東的老百姓都很不待見他們，加上孔有德的部隊一路上也是屢屢擾民，所以當他們進入吳橋縣城的時候，城中百姓家家閉戶，商埠也關門閉戶。
孔有德的軍隊開始和土匪一般的闖入普通百姓家，自籌糧草。哭叫聲一時間響徹了雪夜。
有一個孔有德的士兵闖入了一戶看似普通的民居，強行索取一隻雞。然而，這個看似普通的人家，卻是身為山東望族，魏忠賢叫人編的《東林點將錄》裡，號稱「浪裡白條」的東林黨干將王象春的家僕。
於是，這個倒霉的士兵就被「穿箭游營」。穿箭游營，這是一種僅次於斬首示眾的軍法。士兵們感到受了侮辱，就群起鬧事，將王家的這個家僕殺死。這樣一來，王象春一家更加不肯罷休，王象春之子要求查明真相，讓孔有德對帶頭鬧事的士兵嚴懲不貸。
就在這個時候，李九成，千戶孫應元的父親，把孫元化給的市馬錢盡數花光賭光，正好歸來。李九成正在盤桓著怎麼交差，看到這士兵群情激奮的場面，李九成這個賭徒就鋌而走險，煽動自己的兒子李應元和孔有德帶領眾人搶劫嘩變。
「丁卯，登州游擊孔有德率師援遼，次吳橋反。」這真是一隻雞引起的戰爭慘案。