天启二年（1622年）正月，袁崇焕进京朝圣。眼识英雄的御史侯逊惠推荐袁崇焕为兵部主事，负责镇守山海关。袁崇焕一到署，便深夜骑马出关，了解地形。”回来说：“把千古军马给我，我一个人守着这里。虽然嘴上说得狂野，但他的胆量和魄力，着实让人佩服。不久，升任山东巡抚兼山海监，成为驻边塞的勇将。
在兵部尚书孙承宗的大力支持下，袁崇焕在辽东修建了宁远城，恢复了锦州、油屯等军事重镇，将明朝的边防从宁远推进了200里，基本收复了天启初年的失地。并采取以辽土养辽人、以辽人守辽土的方针，鼓励人民群众恢复生产，重建家园。还注意整肃军队，令令严明，大大提高了军队的战斗力。袁崇焕因为有治理边疆的能力，天启三年被提拔为备军副使，不久又升任右参政。
天启六年（1626年）正月，后晋主宰努尔哈赤率八旗精兵十三万围攻宁远。袁崇焕刺血成书，誓为全军效力，誓与宁远城同生共死。在他的感染下。“将士请士以死以效命”，士气高昂，同仇敌忾。袁崇焕下令城外守军全部撤入宁远城内，固城开田，亲自杀牛宰马安抚将士。又将库存的银子全部放在城上，下令击退敌兵不避险者，即刻赏银锭一锭。退于阵前，立于军前。为增加火力，袁崇焕让人将仿制西洋“红蛮炮”置于城头城内，万事俱备，蓄势待发。二十四日，后金军兵临宁远城下。袁崇焕信心满满，邀请朝鲜使节坐在战楼上观战。忽然一声大炮响起，后金大军开始攻城。
只见八旗兵散布山野。袁崇焕一声令下，城楼上大炮齐鸣，弓箭齐发。金军伤亡惨重，只好撤退。次日，后金军重振士气，再次前来进攻。他们把裹着生皮的战车推到城墙根部，准备在城里挖洞。用火力攻击敌人。后金军总司令努尔哈赤在营前指挥战斗，被飞来的炮石击中，负伤坠马，大出血。后来晋军见主帅受伤，急忙收兵撤退。归途中，努尔哈赤病情加重，战死军中。
崇祯皇帝即位后，日思夜想，为辽疆解除后顾之忧。”“燕辰力邀崇焕。崇祯元年四月，任命袁崇焕为兵部尚书兼右副都御史，督冀、辽，兼督邓、赖、天津军务。七月，袁崇焕被召入京。崇祯皇帝亲自召见他上台，与他商议平辽之策。崇祯帝说：“清万历去召，忠勇可嘉。”袁崇焕听闻晋尚如此信任自己，一心要夷平辽朝，一时间热血沸腾，随口答道：“方略都已摆好。大臣今获皇上特达告发，欲便宜用之，五年建部以平，可复辽之全境。”崇祯帝听说五年可以收复辽江，大喜过望，大方答道：“五年收复辽江，是计。子子孙孙也有福了。“五年回辽”谈何容易？袁崇焕并不知道，在他卸任后的一年里，东北边防已经发生了翻天覆地的变化。从明朝军队的角度看，历代督军贪污受贿，克扣军饷。士兵多次哗变，军心大减。锦州、大陵等要塞也相继沦陷，边防土崩瓦解。皇太极即位后，更加注重调整满汉关系，逐渐开始封建化进程，国力大增。能力有了很大的提升，皇太极在对战中也总结出了抗明的经验。
因此，可以说在东北边境上，清军的实力要比明军强很多。如此悬殊的实力，袁崇焕声称“五”年“光复辽国”显然是不现实的。
袁崇焕刚到榆辽前线，就遇到驻守宁远的将士因长期缺粮而哗变。他立即独自骑马入营，惩治贪污将领，以安抚军心，将士卒化作领袖，向民众炫耀，以严明军纪。为了从根本上稳定军心，他屡奏屡奏，要求朝廷给他远酬。崇祯皇帝见袁崇焕没有在边境打仗，很是不悦，索要酬劳的表演却频频流传。召集大臣商议时，崇祯帝怒曰：“将相若父子，不敢造反，不忍造反。逆贼惜德，何以大声？”什么？”站在一旁的礼部右侍郎周延如听出崇祯帝的言外之意，趁机挑衅，称这次兵变不是缺饷，而是另有隐情。崇祯皇帝一听，对袁崇焕的信任顿时减少了三分，军饷虽然勉强发了，心里却开始怀疑袁崇焕是仗着旁人的逼迫，用军饷来填补自己的空缺。很快，消息传来，袁崇焕擅长击杀皮岛守卫毛文龙。朝鲜。但毛文龙仗功霸道，根本不听袁崇焕指挥，反而诬告袁崇焕克扣军饷。为了统一边境秩序防守时，袁崇焕趁着督军俸禄去皮岛诱捕毛文龙的机会，先斩后奏。崇祯皇帝接到袁崇焕的奏章，对他没有圣旨竟然敢杀边疆感到非常恼火。但因他亲手赐予尚方宝剑，又期盼袁崇焕早日收复辽疆，故压抑怒火，说“善意回覆”。又“授以暴文龙罪，取安重焕心”。
崇祯二年（1629年）十月，皇太极率军避开袁崇焕防线，从蒙古绕道入关。
由于冀州边防松散，清军轻而易举突围，很快在遵化会师，逼近京城。袁崇焕听到清军入关的消息，焦急万分，立即率领精锐部队马不停蹄赶往京城救援。他们冲出北京城外，与围攻广渠门的清军对峙。一番激战后，清军败退。崇祯皇帝得知袁崇焕的援军已经到了城中，非常惊喜。袁崇焕担心自己的部队日夜奔波，兵马劳累，请求进城休整再战。却遭到崇祯皇帝的坚决拒绝，只好迁往城外驻军。再次见到情敌袁崇焕，皇太极心中既恨又怕，决定利用崇祯帝多疑多疑的性格，借崇祯帝之手，为自己除掉大患。他先是伪造了两封所谓“密函”，让手下故意“丢”在明军经常出没的地方。在信中，他用自己的语气要求袁崇焕议和。此信一传出，京城人心惶惶，怨声载道。那些昔日与袁崇焕不和的朝臣，也趁势“假引敌议和，城下结盟”。就在崇祯帝半信半疑之际，两名逃出清营的太监报告说，他们听到清军中士兵们的谈话，说袁崇焕已经与清帝议和，不久将不战而牺牲北京。崇祯帝至此信以为真，趁袁崇焕不备，当即下令进来捉拿关押。崇祯三年（1630年）8月16日，袁崇焕以“阴谋叛诈皇帝罪”被判处死刑。直到清军入关后，人们才知道，袁崇焕勾结敌人不过是皇太极的反制。逃回的两个太监听到议论后，被清军故意放了出来。崇祯皇帝肆无忌惮地疑臣自毁长城，致使袁崇焕忠心报国却痛恨酒泉。
