明萬曆四十七年（1619年），後金努爾哈赤在薩爾滸之戰大獲全勝之後，又相繼奪取開原、鐵嶺等要地，然後將作戰矛頭直指已成孤立之勢的沈陽、遼陽。天啟元年（1621年）二月，努爾哈赤統數萬騎兵，分八路攻略沈陽外圍，並於三月中旬以重兵圍困沈陽。努爾哈赤誘守城將領賀世賢出戰，然後佯敗退兵，使明軍中伏，大敗明軍，而後乘機攻城。沈陽城破，賀世賢、尤世功等將領先後戰死，守城軍民死者達7萬人。
沈陽失守後，後金軍又轉兵迎擊明朝援軍，先後打敗馳援明軍童仲揆、陳策奉部和李秉誠、朱萬良、薑弼部。十八日，又乘勝直趨遼陽，再次誘明軍主將出城應戰，然後設計破城。至二十一日，又拿下遼陽，遼東經略袁應泰見城陷自焚而死，巡按禦史張銓被俘殺。沈遼戰後，後金軍又連克廣寧（今北鎮）等40餘城堡，並企圖進兵山海關。
六月，明廷仍以熊廷弼為兵部尚書兼右副都禦史，經略遼東，兵部尚書王象乾總督薊、遼軍務。因熊廷弼與遼東巡撫王化貞意見不合，天啟二年（1622年），又命兵部侍郎王在晉為尚書兼右副都禦史，經略遼、薊、天津、登、萊軍務。麵對後金軍的淩厲攻勢，王在晉主張在山海關外八裏鋪構築重關，派重兵防守，均遭到兵備僉事袁崇煥等人的堅決反對。袁主張守寧遠，閻鳴泰主張守覺華島（今遼寧興城東南**島）。不久，又派學士、兵部尚書孫承宗接替王，駐守山海關。孫認為隻守山海關不行，主張水陸配合，守關外以蔽關內；寧遠為關外通向關內的咽喉，必須確保，但寧遠孤立難守，應與覺華島守軍相配合，有戰事，島上軍隊可出三岔河，斷浮橋，繞到背後橫擊，無事則可以控製關外200裏地區。因此，他接任後，兼取袁崇煥和閻鳴泰二人的意見，一麵派袁崇煥駐守寧遠，對城防進行修複加固，作為關外抵禦後金的重鎮；一麵派兵駐守覺華島，以利水陸配合，屏障山海關。孫承宗經略遼東四年，訓練軍隊11萬人，修複大小城堡50餘座，使後金軍無隙可乘，遼東防務得到鞏固。