宁远城为袁崇焕亲自督修，城脚以大石头砌成，袁营有兵万人，其中有善于用火器的闽卒，架设新从葡萄牙输入的红衣炮红衣炮，本名红夷炮，
明代于正德年间输入，因清人讳“夷”字，乃改名。后皇太极招来明工匠仿制，名曰“天佑助威大将军”。。城西龙宫寺的囤粮也运入觉华岛，又命士兵凿冰十五里，以防清兵履冰入岛。袁崇焕本人刺臂写血书，烹体肉，激励守城军民，誓与孤城共存亡。
太祖见劝降不成，便发动猛攻，城上明军即以红衣炮轰击。清军前锋攻城兵，身披铁铠二重，号为“铁头子”，推动双轮战车进逼。战车用槐榆二木做成，厚八寸，上覆生牛皮，内藏勇士（敢死队）数人，靠城墙时勇士在内凿城。明军则制成护城的木柜，半边卡在城堞之内，半边伸出墙外，柜中甲士俯下射箭，但仍无法击退“铁头子”，而城墙下半截已有数十处被凿损，百姓大
《满洲实录》中进攻宁远图。努尔哈赤自25岁兴兵以来，攻无不克，惟在宁远城战败，悻悻而去。
《满洲实录》中进攻觉华岛图。图绘后金军奋力冲杀，明守军丢弃战车，落荒而逃之状。
为惊慌，袁崇焕身先士卒，命令以柴草浇上油，再加火药，用铁绳系至城下，然后以柴、棉等掺硝磺、松脂焚烧。清兵战车起火，铁头子只好退下，明军乘机发炮猛轰，清太祖突然中炮受伤，八旗兵于是退至龙宫寺结集。
后来清兵一度踏上觉华岛，占领了东山、西山，屠杀了明方的军民，烧毁岛上的粮草。但想到明朝援军四面逼来，太祖又在重伤中，便迅即撤离至兴水县的白塔峪扎营。太祖也深为懊悔，二月初九日回到沈阳。
这一战役，就死伤人数说，明方大于清方，仅觉华岛便达三万余人。以孤城而奋战如此惨烈，无论汉满，士兵的战斗力还是表现得十分勇猛的，并说明火力已在战争中占了重要地位；而清太祖的失败，轻敌是主要的原因。
太祖败归养伤后，仍然亲自督师出战。这一次的敌人是蒙古巴林部的囊奴克，最后被皇太极（即清太宗）放箭落马，包围了囊奴克营寨，将牲畜、财物全部夺过来，蒙古的科尔沁诸贝勒大首领鄂巴台吉遂前来通好朝拜台吉，借自蒙古语，蒙语又出自汉语“太子”一词，这里意为王子。，便将鄂巴招为女婿。但这些其实是在夸耀太宗皇太极的武功。
《满洲实录·清太宗皇太极射杀囊奴克图》。
