明万历四十七年（1619年），后金努尔哈赤在萨尔浒之战大获全胜之后，又相继夺取开原、铁岭等要地，然后将作战矛头直指已成孤立之势的沈阳、辽阳。天启元年（1621年）二月，努尔哈赤统数万骑兵，分八路攻略沈阳外围，并于三月中旬以重兵围困沈阳。努尔哈赤诱守城将领贺世贤出战，然后佯败退兵，使明军中伏，大败明军，而后乘机攻城。沈阳城破，贺世贤、尤世功等将领先后战死，守城军民死者达7万人。
沈阳失守后，后金军又转兵迎击明朝援军，先后打败驰援明军童仲揆、陈策奉部和李秉诚、朱万良、姜弼部。十八日，又乘胜直趋辽阳，再次诱明军主将出城应战，然后设计破城。至二十一日，又拿下辽阳，辽东经略袁应泰见城陷自焚而死，巡按御史张铨被俘杀。沈辽战后，后金军又连克广宁（今北镇）等40余城堡，并企图进兵山海关。
六月，明廷仍以熊廷弼为兵部尚书兼右副都御史，经略辽东，兵部尚书王象乾总督蓟、辽军务。因熊廷弼与辽东巡抚王化贞意见不合，天启二年（1622年），又命兵部侍郎王在晋为尚书兼右副都御史，经略辽、蓟、天津、登、莱军务。面对后金军的凌厉攻势，王在晋主张在山海关外八里铺构筑重关，派重兵防守，均遭到兵备佥事袁崇焕等人的坚决反对。袁主张守宁远，阎鸣泰主张守觉华岛（今辽宁兴城东南**岛）。不久，又派学士、兵部尚书孙承宗接替王，驻守山海关。孙认为只守山海关不行，主张水陆配合，守关外以蔽关内；宁远为关外通向关内的咽喉，必须确保，但宁远孤立难守，应与觉华岛守军相配合，有战事，岛上军队可出三岔河，断浮桥，绕到背后横击，无事则可以控制关外200里地区。因此，他接任后，兼取袁崇焕和阎鸣泰二人的意见，一面派袁崇焕驻守宁远，对城防进行修复加固，作为关外抵御后金的重镇；一面派兵驻守觉华岛，以利水陆配合，屏障山海关。孙承宗经略辽东四年，训练军队11万人，修复大小城堡50余座，使后金军无隙可乘，辽东防务得到巩固。