当明军的左营朱万良部遭黄旗兵冲击时，中营、右营兵马仍按兵不动，不知主动协助，眼睁睁看着朱万良部被三旗兵马追杀。
不久，白旗兵突然冲入，将明军中、右营兵马一截为二，兰旗兵在后，黄旗兵在前，形成包围夹攻之势。
明军终因寡不敌众，被杀得溃败而逃。四贝勒皇太极领着兵马，随后追杀，一直追杀六十余里，直到鞍山，才收军回营。
当晚，努尔哈赤分兵为四营，进抵辽阳城下。右翼四旗兵马围攻东城，左翼四旗兵马围攻西城，双方在辽阳城小西门，首次展开争夺战。
第二天，三月二十日，经略袁应泰亲自率领虎旅军，冲出平夷山（即东门），扎营在辽阳城外的东山上。
袁经略将兵马扎营为三，并布列枪炮三层，与后金军相互攻打，用以牵制努尔哈赤攻城的兵力。
但是后金军力众多，努尔哈赤一方面命令左右各四旗兵攻城，一边不断地抽调兵力与东山袁经略的虎旅军进行野战。
努尔哈赤先派出红护军（即红旗兵中的护卫兵卒、精兵）二百名，对东山明军进行冲击，见效果不佳；又命令一千名白旗兵前来助战，由部分白护军随后，不断地增加精锐兵马进战。
尽管明军炮火轰击，袁应泰指挥虎旅军奋力拼搏，终因人少势弱，抵挡不住后金骑兵的反复冲击，渐渐支持不住。
袁应泰在炮火掩护下，随同虎旅军逃回城去，其余的兵马随后溃散。许多士兵逃回城时，过护城河落水淹死。
且说后金的右翼兵马，攻打城东门时，遇到明军大炮、火箭的袭击，伤亡惨重。由于城外护城壕水宽且深，兵马不得近战，攻城受挫。
忽然，大将扈尔汉前来向努尔哈赤报告说：“护城壕的水是从东向西流，东门是入水口，西门是闸门。若是将东门水口堵住，扒开西门的闸门，壕内的水便会流走。”
努尔哈赤随后又去考察一遍，当机立断，命令四贝勒皇太极带领四旗兵，冒着明军的箭矢和猛烈的炮火，指挥兵卒运石担土，堵塞水口。
这时候，努尔哈赤亲自坐在东门外，直接指挥。城上的明军见到，慌忙开炮，燃放火箭，投掷火罐，各种火器，纷纷落下来。有的兵卒登上房顶，跨脊放箭，矢如雨注。
由于八旗士兵奋勇争先，人多势众，东门护城壕的水口终被堵住。
努尔哈赤急令左翼兵马，立即扒开闸口，不一会工夫，壕内水势渐浅，有的地方竟然干涸见底。
为了抓住有利战机，努尔哈赤命令左右两翼兵马，奋力攻城。城上明军慌忙放炮，奋力抵抗。双方拼杀激烈，互有伤亡。
且说城内李小芳，忙得不可开交，他与马承林商议，准备二十一日行动。让柯汝洞带领谍报人员，先在城内小西门附近，将草场燃着，再烧守军的窝铺、火药库，乘乱杀上城去，打开西门。并将这计划告诉了高大宏与李丹，他们竭力支持，准备届时协助。
且说后金汗王努尔哈赤，正指挥左右两营兵马攻城，突然探马来报说：“从广宁来一队明朝军马，约有两千余人，现已渡过太子河，正往辽阳逼进。”
努尔哈赤一听，不禁内心吃惊，忙向二贝勒阿敏命令道：“快领二千人马迎战，务必顶住，不能放他进来。”
阿敏答应一声，便领兵迎上前去。
原来这支兵马并不是由广宁城派来，而是从北京来的。
这带兵的将领姓张名神武，是万历皇帝三十八年时的一位武状元。
张神武是四川成都人，是袁应泰外甥。中了武状元之后，他先被皇帝授为四川都司金书，以后又任过游击、参将、副将等职。
辽东发生战事以后，他多次上书请求去辽东御敌，未被批准。
这次是张神武应舅父袁应泰荐举，自带家丁三百余人，从四川到北京，然后出山海关前来。沿途他收留不少散兵逃卒，合计不下二千余人。
由于长途跋涉，风雨隔阻，到达广宁时，后金军已开始攻打辽阳。于是，他星夜兼程，过了辽河以后，直扑辽阳。
再说张神武领二千多人马，到达首山，离辽阳仅十七里路，扎下营盘，埋锅造饭。
张神武吩咐伙夫说：“把余下粮食全部做成饭菜，不留一粒。”
当士卒们饱餐以后，张神武高声说道：“人活百年，总有一死，但要死得其所，死得壮烈。今天，后金士兵破俺城池，毁俺家园，杀俺同胞，辱俺姐妹，是可忍，孰不可忍！堂堂华夏，怎容铁蹄蹂躏；泱泱神州，不许夷人侵吞！俺张神武要与诸位兄弟同赴国难，共杀仇敌。若能攻进辽阳城，咱再与各位痛饮庆功酒；谁若退后，咱这大刀可不认人！”
说罢，张神武让伙夫砸烂锅灶、碗碟。带领二千余名士卒，斗志昂扬，精神振奋，启程上路，刚走了五里多路，与后金二贝勒阿敏带来的二千兵马迎头碰上。
此时，张神武一见后金兵马，不由得二目圆睁，大声喊道：“随俺一起——杀啊！”
张神武一边高喊，一边举起大砍刀，拍马上前，率先杀入后金兵马当中。
只见张神武挥动大砍刀，左劈右刺。八旗士兵纷纷落马，直向两边退去。
他身后的士卒，也随后奋勇拼杀。两军顿时展开搏战。
二贝勒阿敏急忙过来，与张神武杀到一处，二马盘旋，杀得难分胜负。大约战了二十多个回合，阿敏渐渐感到体力不支，只得勒转马头逃去。
二千八旗兵马见主将败逃，也不敢恋战，随后跟着逃去。
张神武大刀一举，嘴里喊道：“追呀！杀它个片甲不留！”
阿敏一边往回跑，一边心里想：哪里来的这野人，如此勇猛，俺平生第一次遇到哩！
且说努尔哈赤正在指挥兵卒攻城，心里总感到不甚踏实，不一会儿，探马来报告说：“二贝勒的兵马被明军战败，那支明军离此仅二里多路。”
汗王听了，大吃一惊，遂命令三贝勒莽古尔泰说：“你带三千人马前去，务必将他们包围，就地歼灭！”
莽古尔泰答应一声，急忙领着三千人马迎了上去。
努尔哈赤又对扈尔汉说：“你再带二百强弓箭手，先将其主将射倒，然后再乘势掩杀。”
且说三贝勒莽古尔泰，带领三千人马，走不多远，就迎面接着二贝勒阿敏。于是两支人马合在一起，转过头来，迎了上去。
当张神武带着人马追到后金军前，便又拼杀起来，尽管张神武武艺高强，勇冠三军，眨眼之间被他杀死的八旗人马成百上千，但是后金兵马大多。杀退一批，又围上来一批。四面围得水泄不通，任凭张神武本领再强，也难以冲出重围。
不久，扈尔汉又带着弓箭手冲了上来。如雨的箭矢飞向张神武，可怜一员猛将，终于没有突破八旗兵马的包围圈，含恨战死！
阿敏、莽古尔泰、扈尔汉带领人马，将残余的明军追杀一阵，才领兵回去。
在回军途中，阿敏对二人说道：“与明朝开战以来，未遇到如此勇猛的战将和兵卒。俺领来二千人马，竟损失了一千多人，也是从未有过的。”
且说努尔哈赤见护城壕里的水已放尽，遂命令绵甲兵排列战车进攻。
城上明军用枪炮射击，迫使后金军不敢立在车内，都跳出车外，喊叫着前进。
双方鏖战，一批批后金兵奋勇杀来，明朝的骑兵抵挡不住，开始败走。步兵见骑兵退却，无心再战，也沿城逃走。
经过激烈争夺，后金军又夺取了西门桥。明兵顽强狙击，有的从墙缝里放枪、放箭，城上守军施放火箭、火炮，喊杀声、兵器撞击声和枪炮的轰鸣声混杂在一起，惊天动地，令人肝胆俱裂。
努尔哈赤不惜一切牺牲，指挥士兵坚云梯，抢登城西门。他急忙调来攻北门的兵马，集中攻击西门，想从西门打开突破口。
明朝军队再也阻挡不住后金兵的猛烈攻势。那些文武官吏眼睁睁地看着后金兵，如洪水般的凶猛攻势，急得团团乱转。但是明军仍在顽强地抵抗，力图控制着自己的阵地，双方激战进行了一整夜。
三月二十一日天大亮时，明军又出动战车大战，互相进行面对面地搏杀，明军仍然被杀得丢盔解甲，败退下去。
突然之间，西门的火药库起火，连续发出轰轰巨响，震得山动地摇。那冲天的大火烧及城上和各军的窝铺。
这时候，柯汝洞、李丹、高大宏带领一千多人往小西门走来。因为李丹是督饷官员，守军见了，也没有盘问。
来到城门处，李丹上前对守城门将领卢庆州说：“城上需要加强防守力量，你带领守门士兵到城上去，这守门的任务就交给咱们吧！”
卢庆州稍一迟疑，柯汝洞手起一刀，将卢刺死，守门士卒慌忙逃去。
李丹指挥谍报人员打开城门，挑出一面旗帜，上书：“欢迎汗王进城”六个大字。
与此同时，柯汝洞又带领一千多名谍报人员，手持兵器，反身杀上城头，对着守军，大声喊道：“咱们是大金军队，你们立即放下兵器投降，还能饶你们活命；谁若顽抗，死路一条！”
那些守城士兵都朝守将监军道牛维矅、高出、明嘉梀、户部司官傅国等看去，这些将领见守城无望，便纷纷坠城逃走。那些士卒见将领逃走，也就随着四散逃去。
柯汝洞见明朝守城将士逃走，也不去管他，又挑出一面大旗帜，上书：“热烈欢迎大金国汗王进城”！
且说攻打西门的后金兵马，见城门大开，又有欢迎横幅，知是城内谍报人员接应，遂一涌而入。
后金兵马趁势登城，八旗合为一处，沿城追杀明朝守军，喊杀声响彻云天。
经略袁应泰正在辽阳城东北角的镇远楼督战，见城已破，知道大事已去，急写遗书交给亲兵，命令他们逃出城去。
这时，巡按御史张钧，涨红着脸，气喘喘地跑上镇远楼。
袁应泰见了张钧，满眼流泪，说道：“俺身为经略，上不能报皇恩，下不能顾民命。如今，守土已亡，城不能保，唯有一死以谢朝廷。阁下乃文官，无守土之责，希望你迅速躲避起来，还能保住性命。如能退守河西，招集残部，还可以再图后举。”
张钧说道：“大人知道报答皇恩，俺难道不懂得么？”
袁应泰不好再说什么，只得连连点头。
此时，楼外喊杀连天，袁应泰将印剑挂起，西望朝廷，又叩头拜辞，然后解带悬梁，自缢而死。
见经略已死，分守道何廷魁携带妻子等，投井而死。监军崔儒秀、巡按御史张钧等也自缢身亡。
这时，后金兵马已全部进城，汗王努尔哈赤命令搜查主将。
且说八旗士兵涌到镇远楼，见几个主将全都挂在梁上，就急忙解将下来抬到汗王面前。
努尔哈赤见了，非常吃惊地说道：“啊呀！真是忠臣、良将！可敬，可敬！”
一句话未了，那张钧的两只眼睛，徒然活动起来，士兵上前看看，原来还有气息。
努尔哈赤忙派士兵用药灌救，张钧居然醒来。他向上望去，见上面坐着一位威风凛凛的老头儿，估计是那后金国的汗王努尔哈赤，便大声说道：“胡贼！为什么不杀俺？”
努尔哈赤向旁边的李永芳努努嘴，李永芳走到张钧跟前，自己表白似地说道：“当初，俺投降大金的时候，也是出于不得已的。……”
张钧听了，知道他就是李永芳，遂高声说：“屁话！你甘心当汉奸，还表白个啥？”
李永芳碰了钉子，就去向努尔哈赤回报。努尔哈赤派人把张钧请到自己面前。
只见张钧面不改色，立在那里，汗王说道：“你既被朕捉住，为什么不跪拜？”
张钧慷慨激昂地说道：“俺是明朝天子的重臣，你只不过是一个龙虎将军，怎能向你跪拜？”
汗王又耐心地劝他投降，许他高官厚禄，八抬大轿等。张钧厉声说道：“俺生为明臣，死为明鬼。”
努尔哈赤又劝说道：“人生百年，转眼而过。你看人家李永芳，就能看得远，想得开，你又何必……”
张钧不等汗王说完，便喊着说：“俺只求早死，决不屈服！”
汗王非常生气，命令刀斧手道：“把这个想早死的家伙拉出去——宰了！”
那张钧听了，面无惧色，反哈哈连声大笑不止，并将头伸着，说道：“来吧！俺张钧能以一死报效皇恩，也是人生的一大幸事！”
努尔哈赤说道：“忠臣，忠臣，朕实在不忍心杀他！”
汗王又以好言劝他，转脸对士兵说：“让他回到他的衙署去，要好好照看他。”
努尔哈赤以大局为重，对明朝的重臣、大将，都尽力争取，想以此笼络民心，吸引更多的明臣、明将投降后金。
再说张钧在回衙署路上，士兵让他坐车，他不上；请他骑马，他也不从。回到衙署以后，张钧朝北拜了几拜，谢了圣恩；朝东拜了几拜，谢了父母；又朝南拜了几拜，辞别了妻子。又解下带子，自缢身亡。
有人向努尔哈赤报告说：“张钧又自缢了。”
汗王听了，感慨地说：“真是忠臣啊！”
于是，他命令李永芳等，用上等棺木埋葬了袁应泰、张钧等明朝官员、大将。
三月二十二日，后金举行盛大的入城式。中午，艳阳高照，鼓乐齐鸣，官民百姓肃立街道两旁。李小芳、马承林、高大宏、李丹、柯汝洞等，带领全体谋报人员，排列在最前面。几条主要街道张灯结彩，挂着欢迎的横幅，墙上贴着大红标语。
浑河路上，更是热闹非凡。李小芳组织了狮子滚绣球，高跷队，耍旱船等节目，敲着锣，打着鼓，人人手拿旗帜，盛妆迎接汗王努尔哈赤进城。
在一声声礼炮声中，后金汗王努尔哈赤乘坐轿子，进了辽阳城。这时候，人们恭恭敬敬地跪伏在地，迎接这位新主人进城，原辽东经略衙门，就成了努尔哈赤的临时行宫。
且说后金夺占辽阳以后，形势急转直下，辽阳周围地区，以辽东南部，如金州、海州、复州、盖州等都在几天之内，传檄而定，大小共七十余城堡都投降了后金。
这次辽沈之战，加上中间休战的五天，才用了十来天时间，后金获得空前的