历史上，天启元年2月，努尔哈赤等到明廷党争激烈、熊廷弼离开辽东的时候，看准时机，果断向沈阳发动了进攻。
天启元年2月11日，努尔哈赤领兵四万分兵八路，向奉集堡进军，拉开了辽沈战役序幕。
天启元年3月12日，努尔哈赤亲率十万大军在沈阳城下指挥作战。
沈阳城外布列壕沟、车盾火器，难以直接攻克。
努尔哈赤用诱敌战术，将贪功轻敌的沈阳总兵贺世贤骗出沈阳城，副总兵尤世功见贺世贤被困，便出城营救，结果又被女真八旗围住。
贺世贤、尤世功战死，明军无人统御，使得军心大乱。
努尔哈赤进攻沈阳前，派遣大量蒙古人诈降进城为内应，另又联络沈阳城内辽人为内应。兵科给事中肖基、巡按张铨劝阻，但袁应泰不听。
蒙古人内应和投靠女真八旗的辽人趁机作乱，打开城门，放下吊桥，女真八旗蜂拥而入，进占沈阳城。明军兵败如山倒，被杀死者，据说有7万人。
天启元年3月14日，沈阳彻底沦陷。
努尔哈赤进攻沈阳时，总兵陈策、童仲揆率领川浙联军推进到浑河，欲与沈阳城内的明军对努尔哈赤进行夹击。
但沈阳城已经沦陷，陈策下令还师。
游击周敦吉等将领一再请战，于是周敦吉与秦邦屏率川军先渡河，在桥北立营。陈策、童仲揆、戚金、张名世统浙兵三千在桥南立营。
浑河血战开始。
浙兵与川军分河布阵，根本不是战术规划，而是川浙两军互不信任，就是单纯的想让对方死了再全力出手。没有信任和配合，结果被女真八旗逐个击破。
女真八旗打头的精锐红甲巴牙喇数次冲锋，经恶战被击败。女真八旗参将布刚、游击郎革、石里泰3名中高级将领战死，令女真八旗上下震惊。
汉奸李永芳以重金收买沈阳被俘的明军炮手，使用缴获的明军大炮轰击川军阵营，经过激烈交锋，川军终于饥饿疲劳，难以支持。
周敦吉、秦邦屏以及参将吴文杰、守备雷安民、酉阳土司冉见龙等皆力战而死。秦良玉之子马祥麟目中流失，秦民屏带着残余的白杆兵护送马祥麟撤离战场，冉文光带领部分酉阳土司兵向辽阳撤退。
部分来不及撤退的川兵和酉阳土司兵的残军，在周世禄、袁见龙、邓起龙率领下渡河至浙兵阵中，继续坚持作战。
浙兵布阵于浑河五里之外，列置战车枪炮，掘壕安营。女真八旗消灭川军后，迅速渡河将浙兵重重包围。
女真八旗集中兵力攻击浙兵，总兵陈策、童仲揆、张名世、戚金等将领沉着应战，积极布阵，誓与女真八旗决一死战。浙兵以火器射击，杀伤相残。火药用尽，两军便开始短兵相接，战斗极为激烈。
此时，总兵李秉诚、朱万良、姜弼率领三万余援兵，行至白塔铺，观望不战。
在女真八旗向浙兵围攻万分危急的情况下，李秉诚、朱万良、姜弼派军交战。但稍经交手即行溃退，一路逃回辽阳。所携步兵未能逃脱，包括武靖营被歼灭。
浙兵与女真八旗苦苦鏖战打得胜负难分，陈策、童仲癸派使者向袁应泰求援。袁应泰竟以女真八旗强大，派兵也扭转不了战局为由拒不答应。
双方血战到夜幕降临，女真八旗增援部队加入。陈策、童仲癸见已方援兵迟迟不至，遂与部众将士都抱成仁之心，决死杀向数倍于已的女真八旗。
陈策、童仲癸、副将戚金、张名世、都司袁见龙、邓起龙、张大斗等大小将校共120多人悲壮殉国。
而外围的辽东明军则采取坐视不管的态度，任由这支千里赴援辽东，明军最精锐的部队覆灭。最终除极少官兵幸免回到辽阳外，白杆兵3000人与浙兵3000人几乎全军覆没，酉阳土司兵战损1700人，剩余2300人。
浑河血战，明军川浙兵万余人，力抗努尔哈赤的十万女真八旗。
女真八旗阵亡者达逾六千人，伤者更是不计其数。女真前后损失雅巴海、布哈、孙扎钦、巴彦、雅木布里、西尔泰、郎格、敦布达哈、木布、禄汪格等战将。
努尔哈赤的正黄、正白两旗亦遭到重创，有的女真八旗被戚家军和川军的勇猛所震慑，不战而逃。这一战，努尔哈赤可谓是惨胜。因为伤亡太多，为了稳定军心，努尔哈赤还在战后专门举行了祭奠亡灵的大会。
浑河血战，川浙兵以步抗骑，勇猛非凡，可歌可泣。
浑河血战也是戚家军的最后一战。戚家军自嘉靖38年建军，剿灭倭寇，痛击蒙古铁骑，赴朝抗倭，百战唯浑河一败，全军覆没，从此世间再无戚家军。
天启元年3月18日，努尔哈赤在沈阳休整五天后，渡过浑河，进攻辽阳。
努尔哈赤使诈，放出风去宣称进攻山海关。女真全军渡过辽阳城东南太子河后，大军并未进攻辽阳，突然沿辽阳西南的千山向山海关而去。
这是个很高明的计策，袁应泰不得不做出反应，他命令总兵朱万良率万余精兵追赶，务必牵制女真军。
朱万良与女真军遭遇后，已意识到中计，努尔哈赤布下的圈套，正是为了围歼出城的明军。与浑河边表现迥然不同，朱万良整整支撑了大半天，最后在女真军优势兵力冲击下全军覆没，朱万良阵亡。
朱万良阵亡后，剩下的明军迅速溃败，辽阳的守军被削弱，努尔哈赤达到了战略目的。
袁应泰调集城内机动兵力，率领侯世禄、李秉诚、梁仲善、姜弼、周世禄等大小将领领兵五万余出城列阵，留巡按张铨在城墙上指挥守军配合作战。努尔哈赤派兵迎战，两军互有胜负。
天启元年3月20日，袁应泰带着精锐家丁虎旅军，亲自率军出东门列阵。
在交战之初，明军打得有声有色，抵挡住了女真兵的冲击。但时间一长，明军战斗意志不如女真八旗的弱点就暴露出来。
偏偏这时，城里又出了纰漏。西门堆积的火药被意外引燃，城头爆炸声不绝，守城士兵被炸倒不少，敌台、窝铺、城楼也被大火焚烧，不久后火势又蔓延到城内房屋，一发不可收拾。这就是火器不靠谱引发的悲剧。
城上的动静引起连锁反应，城外坚持抵抗的明军军心动摇，只有袁应泰的虎旅军奋战不止，掩护袁应泰撤回城内后，全军覆没。
袁应泰逃回城内，发觉事态已无法控制，城内城外明军各自为战，陷入混战之中。只有总兵杨宗业、梁仲善率部苦斗，力尽而亡，其它的士兵则是一哄而散。
在城内奸细的接应下，攻打西门的女真八旗进入辽阳城，明军再也无力把突入的女真八旗赶出去。
天启元年3月21日，女真八旗大队人马入城，袁应泰、张铨督兵死战一天后，大势已去，辽阳失陷只是时间问题。
袁应泰与妻弟姚居秀一起自缢殉国。他的老仆唐世明也跳入火海殉节而死。
张铨抵抗到最后被俘，拒绝招降，自缢殉国。分守道何廷魁、监军道崔儒秀皆不愿投降而殉节。
辽阳之战朱万良、杨宗业、梁仲善三位总兵官阵亡，高出、胡嘉模、韩初命、张慎言、牛维跃五人在战事不利，胜负未分时就溜之大吉。总兵侯世禄、姜弼及以下数万士兵战败后突围。
努尔哈赤围城打援，里应外合，九天之间连克沈阳、辽阳。周边大小七十余城堡再也无力抵抗，纷纷投降。失去庇佑的明朝军民如潮水一般退往辽西避难。
天启元年3月22日，努尔哈赤在辽阳举行了盛大的入城仪式。
辽阳和沈阳的失陷，标志着明朝在辽东统治的结束，也标志着努尔哈赤在辽东地区统治的建立。对女真来说，萨尔浒是生存之战，辽沈战役才是一次真正的立国之战。从此，南自金州、西至辽河的广大地区成为女真国土。
辽沈战役是女真与大明兴亡的转折点，此后的形势对大明极为不利。