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努尔哈赤把大军布置在抚顺是有道理的，因为熊廷弼只能从沈阳出击，他的攻击方向只可能有两条：一是抚顺；二是铁岭。
如果攻打抚顺，那么明军的战线就向前推进，铁岭会因为抚顺的收复成为一片飞地，到时候，熊廷弼派军北上收复铁岭以及更北的开原，就易如反掌了。
熊廷弼的确是这么想的，他也猜到后金军一定集中在抚顺等待他的到来。然而，毫无疑问的优势兵力给了熊总督很大的自信。
然而，到了明军的阵型被皇太极撕开一个缺口时，熊廷弼急忙命令骑兵上去作战，给重整阵型争取时间。两股旋风撕扯在一起，这时候不能再放火器了。
阎应元骑着马上去拼杀，他完全沉浸在刀剑撞击声组成的音乐中，他来不及思考、估计或者测量自己和别人的力量。阎应元在交战时脑袋发热，一切东西在他眼前起伏和闪动，人头飞滚。他像个醉汉，在刀光的闪耀中，遇人便杀而听不见被杀的人的悲鸣。
很快，阎应元发现己方骑兵逐渐不敌，好在，明军的重整了车营阵型。熊廷弼一声令下，挥舞旗帜，让骑兵撤回去车营敞开的一个口子。八旗铁骑紧追不舍，死咬着不放。这时候，赵率教带着长矛兵阻击八旗铁骑，不少铁骑被长度超过一丈的长矛所杀。
现在，又是火铳手的三段式射击开火，新研究出来的这种长火铳威力巨大，能洞穿盔甲，然而后金的士卒普遍穿两层盔甲，所以杀伤力依旧是有限。但八旗铁骑也无法再次突破车营。
这场大战持续了四个时辰，不分胜负。最终两军皆是后撤。明军安营扎寨休息，后金则是撤到抚顺城。
对于熊廷弼来说，这场大仗真是打的窝火，七万人打三万人还打了个势均力敌。努尔哈赤急忙派人去传信让其他城池的后金军前来助阵，让在朝鲜的阿敏率领的四万人回援。
其他城池的后金军有将近一万人，他们得到消息迅速来到抚顺。后金的探子去朝鲜送信的时候，在义州被孙传庭给拦住了。
朝鲜的情况是，阿敏率领大军占领黄州城，再前进到平山驻营。朝鲜王李倧携王妃、子女逃到江华岛。李倧派出使臣到金兵营要求谈判，坚持先退兵后议和。阿敏派部下去江华岛，当面驳斥李倧，以兵威恫吓。
李倧被迫在武力威胁面前接受对方的议和条件，先送去一份厚礼，以表示诚意：木棉布一万五千匹、白苧布二百五十匹、虎皮六十张、鹿皮四十张、倭刀八柄、鞍具一百。
十二月十三日，阿敏遣使巴克什库尔缠为代表，乘船到江华岛，与朝鲜国王李倧及其大臣正式举行会盟仪式。这仪式按照满洲习俗进行：杀白马、黑牛，将酒、肉、牛马骨、血各装在器皿里。双方代表焚香，宣读誓词，誓必，将誓词烧掉，器皿里的祭品埋入土里。
在此，天命汗交给阿敏征伐朝鲜的战略任务已经完成。
在朝鲜与金国缔造合约的同时，大明朝的皇帝朱由校正在焦急地等待前方战报。北京城又地震了，这件自然灾害加重了朱由校的担忧。
阿敏下令，所有士卒可以在朝鲜劫掠三天，这时候他不知道天命汗需要他的帮助，也不知道义州让孙传庭给攻占了。
把视角转回到熊廷弼这一边，营将阎应元提议道，将车营单位的规模缩小，由一千人组成一个车营防御工事的战术，改为五百人组成一个车营防御工事，并且重步兵军团要作为主战单位，骑兵军团要作为预备队，不能过早地派出去。总的来讲，要尽量扩大己方的兵力优势。
努尔哈赤则是坐镇抚顺城等到了一万援军，他又觉得胸有成竹了。天命汗很有把握的率领全军突击明军大营。
采纳了阎应元的意见，熊廷弼变换了战术，不管是防御还是进攻，都更加灵活。双方血战拼杀在一起，这一仗连续打了五天。明军和八旗各死伤两万多人。
天命汗真的被打怕了，女真人口少，耗不起啊！他急忙退回到抚顺城。明军此时也是士气已竭，强弩之末了。熊廷弼心中满是遗憾，看着愁眉苦脸、满身是伤的士卒们，下令道：“撤退！”
明军有序地撤退了，努尔哈赤见状也不敢追击。从朝鲜回来的阿敏遭到孙传庭的阻击，其实阿敏完全可以绕过义州城直接回去。
然而，孙传庭胆子极大，他在城外深挖了数道壕沟，里面插满了削尖的木桩，外面铺上某些农作物的秸秆，再用土掩埋，旁边树立着粗大的木栅栏等物，以作障碍。每隔一段距离，便筑有留着炮眼的拦马墙。孙传庭把军队摆在城外离城门口不远处。火炮则是放在城墙。
阿敏率领的八旗军是纵横朝鲜无敌手的骄兵悍将，对孙传庭的突然占据义州城，心里的确有几分奇怪，但更多的是愤怒。当明军把部队摆在城外的时候，后金兵把此做法视为对自己的蔑视。阿敏命令楯车在前冲锋，掩护后面的步兵。
义州城墙上放的都是新式重型火炮，随着主将的一声“开炮”，射出的炮弹彻底轰碎了后金的楯车。因为大炮的射程轰击后方，能冲到前面的八旗先锋人数上比防守一方的明军少。孙传庭指挥得游刃有余，毫不慌张。
这一仗打了五个时辰，后金损伤近万人马，阿敏见状只好先撤到北方，再做谋划。此时，朝廷的信使来通知孙传庭撤退。
于是孙传庭带着全军拆掉城池上的重型火炮，带着所有火器，在一个伸手不见五指的黑夜，赶到镇江堡上船，离开辽东，前往天津城。
这场大战双方损失的兵员基本相同，从战役的角度，很难说谁胜谁负，但是从战略的角度，后金与朝鲜皆是元气大伤，这位大明在东北亚的大规模扩张打下了基础。