这一役明朝称为“宁锦大捷”，是明军对清军第二次血战胜利。
天启七年十一月，升袁崇焕为右都御史、视兵部添注左侍郎事。崇祯元年四月，再升他为兵部尚书、兼右副都御史、督师蓟辽、兼督登莱天津军务。兵部尚书是正二品的大官，所辖的军区，名义上也扩大到北直隶北部和山东北部沿海。
崇祯二年十月，清兵大举从西路入犯，首当其冲的是遵化。这次进军皇太极亲自带兵，集兵十余万，知道袁崇焕守在东路，攻打不进，于是由蒙古兵作先导，绕道西路进攻。
清军越三河，略顺义，至通州，渡河，进军牧马厂，兵势如风，攻向北京。大同总兵满桂、宣府总兵侯世禄中途堵截，都被击溃。满、侯两部兵马退保北京。袁崇焕得到遵化陷落的消息，知局面严重，于是两日两夜急行军三百余里，比清军早到了二天，驻军于北京广渠门外。
袁崇焕一到，崇祯立即召见，大加慰劳，要他奏明对付清兵的方略，赐御馔和貂裘。同时召见的还有满桂。他解去衣服，将全身累累伤疤给皇帝看，崇祯大为赞叹。袁崇焕以士马疲劳，要求入城休息。但崇祯心中颇有疑忌，不许他部队入城。袁崇焕要求屯兵外城，崇祯也不准，一定要他们在城外野战。
清兵东攻，一路上势如破竹，在高密店侦知袁军已到，都是大惊失色，万万想不到袁崇焕会来得这样快。二十日，两军在广渠门外大战。袁崇焕这时候不能再轻袍缓带、谈笑用兵了，他穿了甲胄，亲自上阵督战。从上午八时打到下午四时，恶斗八小时，胜负不决。
满桂率兵五千守德胜门。当时北京军民在城头观战，但见清兵冲突而西，从城上望下来，如黑云万朵，挟迅风而驰，须臾已过。一场激战，满桂受伤，血染征袍，五千兵只剩下了三千人。主战场是在广渠门。袁崇焕和清兵打到傍晚,清兵终于不支败退，退了十余里。袁军直追杀到运河边上。皇太极与诸贝勒都说：“十五年来，从未遇到过袁崇焕这样的劲敌。”于是不敢再逼近北京，驻兵在海子、采囿之间。
袁崇焕来援北京时，因十万火急，只带了马军五千作先头部队，其后又到了骑兵四千，广渠们这场大战，是以九千兵当十余万大军，其实是胜得十分侥幸的。
当时一来袁军一鼓作气，奋勇抗敌，二来清军突然遇到袁军，心中先已怯了，斗志不坚。然而崇祯是个十分急躁、毫无韧力的青年，那时还没满十九岁，一见袁崇焕按兵不动，登时便不耐烦起来，不住的催他出战。袁崇焕一再说，要等步兵全军到达才可进攻，现在只有九千骑兵，和敌兵十余万决战，难求必胜。
不曾想，崇祯却因此怀疑起来了：“你不肯出战，到底是甚么居心？想篡位么？想胁迫我答应议和么？你从前不断和皇太极书信往来，到底有甚么密谋？你为甚么一早就料到金兵要从西路来攻北京？”
清兵于十一月二十七日退到南海子，溃败之后，心中不忿，便在北京郊外大举烧杀出气。
北京城里居民的心理是和皇帝一样的，顾到的只是自己身家性命，大家听信了谣言，说袁崇焕不肯出战，别有用心。许多人说清兵是他引来的，目的在“胁和”，使皇帝不得不接受他一向所主张的和议。
就在这时候，清兵捉到了两名明官派在城外负责养马的太监，一个叫杨春，一个叫王成德。皇太极心生一计，派了副将高鸿中、参将鲍承先、宁完我、巴克甚、达海等人监守。俘虏了两名小小太监，何必要派五名将领来监守？其中当然有计。高、鲍、宁三人是投降满清的汉人。
到得晚上，鲍承先与宁完我二人依照皇太极所授的密计，大声“耳语”，互相说道：“这次撤兵，并不是我们打了败仗，那是皇上的妙计。你不见到么？
皇上单独骑了马逼近敌人，敌人军中有两名军官过来，参见皇上，商量了好久，那两名军官就回去了。皇上和袁督师已有密约，大事不久就可成功。”
这两名太监睡在旁边，将两人的话都听得清清楚楚。十一月三十日，皇太极命守者假意疏忽，让杨春逃回北京。杨春将听到的话一五一十的禀报了崇祯。
第二天，十二月初一，崇祯召袁崇焕和祖太寿进宫，问不了几句，就喝令将袁崇焕逮捕，囚入御牢。袁崇焕蒙冤下狱，朝中群臣大都知他冤枉。内阁大学士周延儒和成基命、吏部尚书王来光都上疏解救。
总兵祖大寿上书，愿削职为民，为皇帝死战尽力，以官阶赠荫请赎袁崇焕“罪”。袁崇焕的部属何之壁率同全家四十余口，到宫外申请，愿意全家入狱，代替袁崇焕出来。
崇祯一概不准。崇祯一定很清楚的知道，单凭杨太监从清军那里听来的几句话，就此判定袁崇焕有罪，那是不能令人信服的。崇祯不肯认错，不肯承认误中反间计的愚蠢。杀袁崇焕，并不是心中真的怀疑他叛逆，只不过要隐瞒自己的愚蠢。以永远的卑鄙来掩饰一时的愚蠢。
袁崇焕的罪名终于确定了，是胡里胡涂的所谓“谋叛”。
袁崇焕被绑上刑场，刽子手还没有动手，北京的众百姓就扑上去抢着咬他的肉，直咬到了内脏。刽子手依照规定，一刀刀的将他身上肌肉割下来。众百姓围在旁边，纷纷叫骂，出钱买他的肉，一钱银子只能买到一片，买到后咬一口，骂一声：“汉奸！”因为北京城