天聪五年秋，当皇太极站在大凌河城外的高岗上眺望这座正在重建的城池时，他敏锐地意识到，这不仅是军事要塞的争夺，更是决定后金命运的转折点。面对明军重筑防御工事的举动，这位后金统治者对诸贝勒发出警示：“若坐视汉人开疆拓土、缮治甲兵，我等岂能安处？”七月底，他亲率大军并蒙古联军自沈阳出发，拉开了这场持续近三个月的围城战的序幕。
八月初六，当后金两路大军会师于大凌河城下时，守将祖大寿面临的是一场前所未有的困境。城墙雉堞尚未完工，粮草储备仅够数日，而皇太极已下令八旗将士环绕城池挖掘四道壕沟，并筑起丈余高墙。这种“围而不攻”的战术在当时堪称创新——以五万兵力配合工事构筑的封锁线，足以将城内一万余守军困成瓮中之鳖。
明军从城头俯瞰，只见“逆奴围凌，连挖四壕，弯曲难行，器具全备”。更致命的是，皇太极深谙心理战术，曾假扮明军援兵诱使祖大寿出城，导致守军遭受重创。此后无论城外战况如何激烈，祖大寿再不敢轻易开启城门。围城进入第二个月，城内已开始出现“炊骨析骸”的惨状，战马食尽后，饿殍遍地的民夫成为最后的食物来源。
祖大寿麾下的这支军队，正是威震辽东的“关宁铁骑”精锐。作为祖逖后裔，祖大寿自万历末年便崭露头角，宁远之战中指挥福建炮手重创八旗军，与何可纲、赵率教并称“辽东三杰”。其部众多为其义子亲兵，战斗力冠绝关外。正因如此，明朝朝廷先后组织四次救援，规模最大时达四万之众。
然而皇太极的“围点打援”战术屡奏奇功：八月十六日松山两千援军溃败；二十六日锦州六千兵马因大雾遭伏击；九月下旬，皇太极亲率二百精骑冲击六千明军，竟使其阵脚大乱。最具决定性的战役发生在九月二十七日，监军道张春率四万大军携战车火器来援，却遭遇后金首次投入战场的四十门红衣大炮。史载关键时刻“天忽雨，反风”，明军火攻反噬，终致全军覆没。
当城中三万军民饿死近半时，皇太极展现出与其父努尔哈赤迥异的统治智慧。他连续致书祖大寿，解释永平屠城乃阿敏个人行为，并承诺“归降将士，原来官职不变”。十月下旬，双方登坛盟誓，皇太极以女真最高礼节“抱腰礼”迎接降将，设宴四十余桌款待二百余名军官。宴席上他坦言：“永平屠城，朕亦难辞其咎”，甚至当众潸然泪下。
更令人意外的是，皇太极竟允许祖大寿返回锦州策反守军。尽管祖大寿此去未归，但皇太极对诸贝勒解释道：“纵还大寿一人，而携其子侄及诸将士以归，厚加恩养，再图进取，庶几有益。”这种胸怀最终在十年后获得回报——松锦之战中粮尽援绝的祖大寿，终究率部归降。
大凌河之役的影响远不止军事层面。围城期间发生的“御前露刃”事件，使莽古尔泰被革去大贝勒之位，皇太极借此完成南面独尊的权力集中。而明军守将何可纲、张春等人宁死不降的气节，让后金统治者深刻认识到“知书达礼”对忠勇精神的塑造作用。天聪五年十一月，皇太极下令八岁以上子弟必须读书，文馆开始系统翻译汉家典籍，开启了后金政权汉化改革的序幕。
此役中红衣大炮的首次大规模使用，标志着后金军事实力的质变。而俘获的七十余名明军将领被“恩养”重用，不仅为后金带来先进军事经验，更促使统治阶层结构发生深刻变化。当后金军队最终入城清点时，城内仅存一万一千六百八十二人，马匹三十二，关外最精锐的军事力量就此瓦解，明清力量对比发生了根本性倾斜。
