明军兵力分布为关内4万人、关外8万人，内外呼应，脉络相联。还下令广宁中屯卫的兵马不得退入宁远卫，要坚壁清野，相机堵剿。

5月初9日，后金天聪汗率兵到了广宁卫、广宁中卫、广宁左卫、广宁右卫，的明军旧防区地带，当即传令后金多罗贝勒：德格类、后金镶蓝旗和硕贝勒：爱新觉罗·济尔哈朗、后金镶白旗台吉：爱新觉罗·阿济格、后金镶红旗贝勒：爱新觉罗·岳讬、后金正红旗贝勒：爱新觉罗·萨哈廉、后金汗王长子正蓝旗贝勒：爱新觉罗·豪格，一同率领护军精骑为前队。

攻城诸将均率绵甲军出动还携带云梯、盾牌等器械作为后队，亲自同后金大贝勒：爱新觉罗·代善、后金二贝勒：爱新觉罗·阿敏、后金三贝勒：爱新觉罗·莽古尔泰，率领的大军居中，八旗总共有三队，鱼贯而行。

后金联军行进时，还分为；前、中、后，三队列阵，而作战时则列为；左、中、右，三路依次进攻。

5月10日，后金天聪汗来到广宁右屯卫，后金巡逻队当即抓住了明军哨卒，经讯问后得知；广宁右屯卫仅有数百人防守，而小凌河驿、大凌河堡虽修城未竣，但也有军队驻防，目前广宁中屯卫已修缮完毕有马步卒3万人。

于是后金天聪汗开始布置作战方案。

5月11日，后金军由纵向的前、中、后三队，调整为横向的左、中、右三路，由后金天聪汗亲率两黄旗和两白旗兵为中路，直扑大凌河堡、后金大贝勒、后金二贝勒、后金镶红旗贝勒以及后金总兵、判明将领、后金镶蓝旗固山额真等人，亲率两红旗和镶蓝旗的兵马为右翼，直扑广宁中屯卫。

后金三贝勒则率领正蓝旗的兵马为左翼，直取广宁右屯卫，再攻打小凌河驿、广宁中屯守御千户所（松山堡）。

中路的后金天聪汗逼近大凌河堡，当时城池还没有修筑完成，广宁中左守御千户所的守城明军只得抵抗后金大军，修城明军则匆忙撤往广宁中屯卫。

左翼的后金三贝勒逼近广宁右屯卫与小凌河驿时，城池也还没有修筑完成，明军只能边打边退，一路逃遁奔向广宁中屯卫。

就这样后金军轻而易举取得了大凌河堡、广宁右屯卫两城后，三路大军会师广宁中屯卫城下，距离护城河仅有一里，后金军四面扎营，城内的明山海卫监军：纪用，只能传令阉党们征调；蓟州镇、万全都指挥使司宣府镇、山西行都指挥使司大同府、永平府、抚宁卫，等地的兵马出关迎敌。

此时广宁中屯卫城内仅有明山海卫监军：纪用、明平辽总兵：赵率教，负责筑城与守城。

但后金大军压境把周围的卫所守军全部逼近广宁中屯卫，使得明军可以集中兵力坚壁清野，合力御敌。

5月12日，明山海卫监军和明平辽总兵商议后，决定施行拖延战术派遣使者来到后金军大营内商谈议和。

首先明军对后金大军来犯时，自己正在缮城整军，治械储粮，因此当后金军突然围城时，各路明军们准备不足，所以纪用和赵率教遣官往皇太极大营议和，争取拖延时间，以待援兵。

但后金天聪汗却对广宁中屯卫城内的明使态度强硬，虽然写了回书，可就是拖着迟迟不见回复，后金天聪汗还一边下令攻城，因此广宁中屯卫激战爆发。