此後傷勢一直未愈，七月間到清河溫泉療養，派人去召大福晉來，同回沈陽，在離沈陽四十裏處逝世，年六十八歲。努爾哈赤一生隻打了這一個大敗仗。清人從此對袁崇煥十分敬畏。努爾哈赤死後，第八子皇太極接位。
天啟七年五月，皇太極親率兩黃旗、兩白旗精兵，進攻遼西諸城堡，攻陷明方大淩河、小淩河兩個要塞，隨即進攻寧遠的外圍要塞錦州。
錦州城中放西洋大炮，又放火炮、火彈和矢石，清兵受創極重。攻到天明時，皇太極見支持不住了，隻得退兵，退到小淩河紮營，等候各路兵馬集中整編。皇太極整理好了部隊，轉而去攻寧遠。滿桂率領明軍在城南二裏列陣，城牆下環列槍炮。明軍野戰終於打不過清軍，於是退入城中據守。
這場大戰打得十分慘烈，城壕中填滿了兩方軍士的死屍。守軍又以葡萄牙大炮轟擊，擊碎清方大營帳一座及皇太極的白龍旗，殺傷清兵不少。皇太極見部隊損失重大，隻得退兵，再攻錦州南麵，亦不能拔，將士又遭到不少傷亡.七月，清兵敗回沈陽。
這一役明朝稱為“寧錦大捷”，是明軍對清軍第二次血戰勝利。
天啟七年十一月，升袁崇煥為右都禦史、視兵部添注左侍郎事。崇禎元年四月，再升他為兵部尚書、兼右副都禦史、督師薊遼、兼督登萊天津軍務。兵部尚書是正二品的大官，所轄的軍區，名義上也擴大到北直隸北部和山東北部沿海。
崇禎二年十月，清兵大舉從西路入犯，首當其衝的是遵化。這次進軍皇太極親自帶兵，集兵十餘萬，知道袁崇煥守在東路，攻打不進，於是由蒙古兵作先導，繞道西路進攻。
清軍越三河，略順義，至通州，渡河，進軍牧馬廠，兵勢如風，攻向北京。大同總兵滿桂、宣府總兵侯世祿中途堵截，都被擊潰。滿、侯兩部兵馬退保北京。袁崇煥得到遵化陷落的消息，知局麵嚴重，於是兩日兩夜急行軍三百餘裏，比清軍早到了二天，駐軍於北京廣渠門外。
袁崇煥一到，崇禎立即召見，大加慰勞，要他奏明對付清兵的方略，賜禦饌和貂裘。同時召見的還有滿桂。他解去衣服，將全身累累傷疤給皇帝看，崇禎大為讚歎。袁崇煥以士馬疲勞，要求入城休息。但崇禎心中頗有疑忌，不許他部隊入城。袁崇煥要求屯兵外城，崇禎也不準，一定要他們在城外野戰。
清兵東攻，一路上勢如破竹，在高密店偵知袁軍已到，都是大驚失色，萬萬想不到袁崇煥會來得這樣快。二十日，兩軍在廣渠門外大戰。袁崇煥這時候不能再輕袍緩帶、談笑用兵了，他穿了甲胄，親自上陣督戰。從上午八時打到下午四時，惡鬥八小時，勝負不決。
滿桂率兵五千守德勝門。當時北京軍民在城頭觀戰，但見清兵衝突而西，從城上望下來，如黑雲萬朵，挾迅風而馳，須臾已過。一場激戰，滿桂受傷，血染征袍，五千兵隻剩下了三千人。主戰場是在廣渠門。袁崇煥和清兵打到傍晚,清兵終於不支敗退，退了十餘裏。袁軍直追殺到運河邊上。皇太極與諸貝勒都說：“十五年來，從未遇到過袁崇煥這樣的勁敵。”於是不敢再逼近北京，駐兵在海子、采囿之間。
袁崇煥來援北京時，因十萬火急，隻帶了馬軍五千作先頭部隊，其後又到了騎兵四千，廣渠們這場大戰，是以九千兵當十餘萬大軍，其實是勝得十分僥幸的。
當時一來袁軍一鼓作氣，奮勇抗敵，二來清軍突然遇到袁軍，心中先已怯了，鬥誌不堅。然而崇禎是個十分急躁、毫無韌力的青年，那時還沒滿十九歲，一見袁崇煥按兵不動，登時便不耐煩起來，不住的催他出戰。袁崇煥一再說，要等步兵全軍到達才可進攻，現在隻有九千騎兵，和敵兵十餘萬決戰，難求必勝。
不曾想，崇禎卻因此懷疑起來了：“你不肯出戰，到底是甚麼居心？想篡位麼？想脅迫我答應議和麼？你從前不斷和皇太極書信往來，到底有甚麼密謀？你為甚麼一早就料到金兵要從西路來攻北京？”