崇祯二年十月，皇太极亲率十万大军南下。袁崇焕知道后，立刻在清兵必经之路上层层布防。可让袁崇焕没想到的是，清兵并没有选择正面突破。
清兵攻入长城后，兵分三路包围了遵化。遵化被攻陷后，清兵绕道蓟州从西部直逼京师。眼见京师已经暴露在清兵的铁蹄之下，袁崇焕只得匆忙率军救援。
当袁崇焕到达北京城下，他向崇祯请求让大军进驻京师并依托城池对清兵进行阻击。但是崇祯驳回了袁崇焕的请求，因为按照明朝祖制:“非禁卫军不得入京畿。”无奈袁崇焕只得将大军驻扎在城外。
随后的几天里，皇太极和袁崇焕数次交手，双方各有胜负。皇太极见京师久攻不下，担心拖太久，各地勤王的兵马赶到会对清军形成合围之势。于是皇太极下令清军撤退，京师之围遂解。
袁崇焕虽勤王有功，但是这次他等来的不是赏赐而是锒铛入狱。朝中不少大臣认为是袁崇焕指挥无方，才会导致清军兵临北京城下。更有甚者认为，将这件事和袁崇焕擅杀毛文龙联系起来。诬陷袁崇焕杀忠臣在先，后又故意放清兵入关，有叛国之嫌。
《明史.袁崇焕传》记载:会我大清设间，谓崇焕密有成约，令所获宦官知之，阴纵使去，其人奔告于帝，帝信之不疑。十二月朔再召对，遂缚下诏狱。
在明朝内部已经有人构陷袁崇焕的时候，皇太极又火上浇油。他先是在军营中散布谣言说和袁崇焕有密约。然后故意让俘获的太监听到，并假装大意让他们逃脱。不出皇太极所料，这些太监回去之后就把听到的一切都告诉给了崇祯。崇祯本就对袁崇焕有所怀疑，这下坚信袁崇焕通敌是铁板钉钉的事，就把袁崇焕下了大狱。
袁崇焕入狱后，祖大寿、成基命、周延儒等一批大臣连连上疏崇祯，为袁崇焕鸣冤。在之后的大半年时间里，为袁崇焕鸣冤的除了朝中大臣还有关外将士和民间百姓。但是崇祯对此视而不见，他已经下定决心处死袁崇焕。
崇祯三年八月五日，崇祯下令凌迟处死袁崇焕。他的家人则被判流放三千里，同时崇祯派人抄了袁崇焕的家。在抄家的时候，袁崇焕家里根本没有多少积蓄，可见袁崇焕是清廉的。
袁崇焕被凌迟当天，京师中很多百姓去观刑。这些不明真相的百姓，都以为袁崇焕是个通敌叛国的大汉奸，对他恨之入骨。当刽子手行刑的时候，每割下一块肉，百姓纷纷用铜钱买肉，然后边骂边把肉吃掉。
据《石盔书》记载:皮肉已尽，心肺之间叫声不绝，半日乃止。再开膛出五脏，截寸而沽。百姓买得，和酒生吞，血流齿颊。
可怜一代忠臣居然落得个凌迟处死，弃尸于市的结局。好在后来袁崇焕的一个昔日部下感念他的大义，趁着夜色为袁崇焕收了尸。安葬完袁崇焕后，这位部下就留了下来并嘱咐子孙世世代代都要为袁崇焕守墓。
