石块堵住被后金军在城墙上凿开的窟窿，宁远军民的顽强抵抗给后金军以重大杀伤，努尔哈赤不得不于二十七日决定撤回沈阳，撤军前还派兵渡过结冰的大海，杀尽觉华岛上军民以泄愤。
此前，明廷对宁远的防守不抱希望，然而袁崇焕却指挥明军取得了萨尔浒之战以来第一次对后金正面交锋的胜利，因此被明方称为“宁远奇捷”或“宁远大捷”。
捷报传到北平，朝野为之欢呼，明熹宗称“此七八年来所绝无，深足为封疆吐气”，并加袁崇焕都察院右佥都御史衔。
袁崇焕上疏请求辞职终制，明熹宗不允。
三月初九日，更命袁崇焕巡抚辽东、山海等处，赋予便宜行事之权。
在宁远阻挡后金汗努尔哈赤的攻势，取得宁远大捷，因功擢为辽东巡抚。
宁远之战后，袁崇焕本来打算统一辽东事权，并得到兵部尚书王永光的支持，开始讨论裁撤经略及总兵，将所有事权统一于辽东巡抚的计划，然而熹宗并未听从此议，先派六名宦官充当监军，又改经略为督师，以王之臣取代高第出任，位在袁崇焕之上。
此外，努尔哈赤死后，袁崇焕欲在后金汗位更迭之际“乘机进剿”，先利用其便宜行事之权，派遣李喇嘛去沈阳，借吊祭努尔哈赤为名窥探后金虚实，后金新汗皇太极趁机提出议和的请求，袁崇焕有意答应，准备“因而间之”，即趁机离间。
当权的大太监魏忠贤支持袁崇焕的主张，于是明金双方从十二月起开始议和交涉，在此期间，袁崇焕先修松山、杏山二城，再修锦州、大凌河、小凌河三城。
为了得到后援，袁崇焕的立场也逐渐倾向“阉党”，自十月下旬开始，几乎每次上疏都要称颂魏忠贤一番，甚至表示“臣今春宁远之战，则厂臣之所谋也”
等到后金入侵朝（zhao）鲜的消息传来后，他命令水营都司徐勇曾、张斌良、汪翥各率舟二十只、兵士五百名为先锋，东援朝（zhao）鲜，但朝（zhao）鲜方面在三月初与后金达成和议。
明熹宗听从兵部尚书冯嘉会的建议，命袁崇焕趁后金“远掠巢虚之时，挑选关宁精锐，择智勇之将，轻骑入捣，大兵陈河，相机续济，以牵奴后而纾属国之急”。
与此同时，明朝和后金的议和交涉破裂，皇太极指责袁崇焕“诈称和好，乘间葺城”，于五月率兵进攻新筑的锦州等城。袁崇焕命赵率教及左辅、朱梅移驻锦州，在五月十二日击退后金的攻城。其后皇太极围而不攻，袁崇焕抽调兵力，派满桂、尤世禄等两次救援锦州，均未能成功。五月二十七日，皇太极在留兵继续包围锦州后，领兵数万进攻宁远。围绕守城方略，袁崇焕与满桂发生冲突，袁崇焕主张按上年的打法死守城池，而满桂执意主动出击，在争论过程中还折断袁崇焕的令箭。
最终，袁崇焕坐镇城中，满桂、尤世禄、祖大寿诸将出城迎战，奋勇杀敌，加上红夷大炮的威力，后金军在二十八、二十九日两天的攻城作战中失利。其后皇太极回攻锦州，又被赵率教击退。六月初五日，皇太极撤军，沿途拆毁了尚未完工的大凌河、小凌河两城。
就在袁崇焕归乡之际，明熹宗驾崩，其弟信王朱由检继位，，魏忠贤被铲除，与此同时，许多官员奏请起用袁崇焕以对付后金，到了“章满公车”的地步。
崇祯帝正式起用袁崇焕为都察院右都御史，管兵部添设右侍郎事，崇祯帝将“不吝封侯之赏”，四名辅臣李标、钱龙锡、周道登、刘鸿训也纷纷赞赏袁崇焕是“奇男子”。
袁崇焕离京之际，豪言赋诗“臣心期报国，誓唱凯歌归”。在上任途中，就赶上宁远兵变爆发，辽东巡抚毕自肃引咎自杀。袁崇焕于八月初二日上奏兵变情形，随后兼程赶往山海关。
袁崇焕采取了审慎的处理方式，与宁前道郭广相商，招来首恶杨正朝、张思顺，令其供出叛逆者名单，将功赎罪。杨、张二人和盘托出。十八日，田汝栋、舒朝兰、宋仲义、李友仁、张文元等人被捕，袁崇焕令郭广当堂辨认，俱系当日首恶，即令枭示于众，并出示手谕安抚各营，称“此外不杀一人”。
袁崇焕上任后，还面临一个棘手的问题，即如何处置东江总兵毛文龙。
袁崇焕杀毛文龙后不久，与后金的和谈也因双方在归还辽东的问题没有谈判余地而破裂，双边关系再度紧张。袁崇焕已巩固了关宁一带的防务，但对靠近北京的蓟州一带的防务十分担忧，袁崇焕随即遣参将谢尚政等率军三千前往蓟州协防。不过顺天巡抚王元雅认为警报不确，令其返回。
为嘉奖袁崇焕防备后金的功劳，崇祯帝加封他为太子太保。
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