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后金军是马步各五千人，在数量上居绝对优势。他们决意趁明军立足未稳猛攻，以期一战而胜。代善将手一挥，两千马军在前，恰似平地卷起风暴一般冲向明军阵地。
按以往交战经验，明军面对这气势，自是不战先乱争相逃命，后金军只需在后追杀便是。可是此番明营岿然不动，也不移动迎战。当后金军冲杀到只有半箭地之际，明军万箭齐发，真如骤雨相仿。后金军登时人仰马翻，倒下二三百骑。
代善仍想一鼓作气获胜，继续擂鼓催战，马军不顾死伤依旧驰骋向前。但明军的箭矢益发密集，后金马军转眼间又有几百人中箭倒下。代善从未遇到过明军这样顽强的抗击，见两千马军已损失近半，急忙下令鸣金。
明军获得第一个回合的胜利，士气大振斗志高涨。周敦吉抓紧时间重新组织队伍，准备迎击后金的第二次进攻。
代善总结了失利经验，改变了进攻战术。不以马军冲杀，而是将两百辆盾车为前导，稳步向前推进。一辆盾车就是一面流动的巨大盾牌，这一来明军的弓箭就失去了作用。
约四千精兵在盾车后逐步接近了明军，周敦吉见状，下令自己的一千马军勇猛地杀出。在盾车间游动穿梭，与后金步军展开搏杀。这一仗显然又是明军占了上风，步军不及马军快速灵活，不等后金马军增援上来，步军已是大半死伤。两战下来，后金军业已战死近两千人。
努尔哈赤大怒，现在的后金士卒经过连番大战，确实非常疲惫。天命汗下令换下代善，让新归队的爱子皇太极去冲锋陷阵。
皇太极奉命带正白旗五千马军猛冲上去，果然是常胜之师，生力之军，其势如虹。皇太极大吼一声，像一声晴天霹雳，骑着马闪电般冲向明军最薄弱的地方，后面紧跟着十多个牛录和大队骑兵。明军经两战后已是疲惫，数量上又居劣势。交战一刻钟后终于不支，纷纷死伤倒地。
后金骑兵在明军丛中所向披靡，忽而向左，忽而向右，忽而杀出阵外，忽而又杀进核心，寻找明军的主将。明军多数是步兵，虽然也殊死抵抗，但是还是在它的冲击下像洪水冲垮墙壁，纷纷倒下，鲜血浸透了土壤。
八旗的马匹常常在那些已经断气和没有断气的、流着血在地上匍匐逃命的人们身上践踏腾跃而过。战场上只听见一片震人心魄的喊杀声，疾风骤雨般的马蹄声，武器和武器的碰击声，以及刀和剑砍在金属盔甲上的各种声音。
明军总兵姜弼贪生怕死半路带着他那五千人马逃跑，但是已经来不及了。他们意欲过河逃往南岸，桥被后金军占据，涉水在河中尽为乱箭射杀。周敦吉、秦邦屏两员主将，及参将吴文杰、守备雷安民等尽皆壮烈战死。
半个时辰内，一万明军全
军覆没。
努尔哈赤在浑河南岸全歼了来支援沈阳的军队，随后撇开沈阳城，八旗步骑朝着辽阳城进军。浑河南岸离沈阳城还有相当大的一段距离，超出熊廷弼的视线之外，熊总督根本无法与周敦吉、秦邦屏等人联合作战。熊总督只能看着满洲兵离开去辽阳。
辽东巡抚张铨现在想的是就是要做好以死报国的心理准备。当初杨镐四路出击的时候，张铨劝阻朝廷不要采取这种战术，并提出他自己的看法：“敌方的山川是否险要，我方不能全部知道，出师远悬深入，难保不被抄绝后路，而且运用骑兵野战突击，是敌方的长处，我方的短处；以短击长、以疲劳之师进攻以逸待劳之师，用外地调来的军队对抗由土著人组成的军队，这些都不是正确的办法。为今后打算，不必从各地征调部队，只在当地就近招募将士，将他们驻扎在要害的地方，用以加强我方的防卫，优厚地安抚北关的酋长，用来树立对方的敌对势力，多使用间谍，用来招降对方的党羽，然后再伺机而动。”
提建议的时候，张铨好像对辽东的军事还很有主意。然而真到了战场上，这位文臣就抓瞎了，当他知道派出去的军队全军覆没时，努尔哈赤的大军兵临城下时，他满脑子就只有失败而没有胜利。还好有一位副总兵驻守在辽阳，他面对后金大军毫无惧色，兢兢业业地在组织将士们做好防御，这位挑起大梁的副总兵叫罗一贯。
罗一贯是个铁汉，一个铮铮铁汉，一个不在其位不露真像的铁汉。他的这种性格仅仅与责任相关联，在平时，他非常好说话，甚至有点与世无争。这种落差极大的性格，使许多人把他误解成好好先生。
现在大敌当前，罗一贯的责任是守住辽阳城，他变成了令贼寇闻风丧胆的悍将。然而并不是每个人都像罗一贯，监军高出、胡嘉栋、韩初命、牛象乾、邢慎言等都先逃跑了，他们的逃跑造成了人心的动摇。罗一贯下令封死四门，不许任何人进出，并在城头发血誓要与将士们同生共死守住辽阳城。
“列位乡亲，后金攻城只在旦夕，然罗一贯守城志若磐石。哪怕粉身碎骨，亦誓与辽阳共存亡。此心此志，天日可鉴。”罗一贯在城头发表他简洁的演讲，城下的百姓亲眼目睹了领兵统帅与将军们保卫辽阳的决心，顿时群情激奋，欢呼声震天，并推举一位长者上城来，向罗一贯表示，全城居民愿出三千青壮协同守城。罗一贯被感动得热泪盈眶，更加坚定了死守辽阳城的信念。
初春的早晨，辽阳城挺立在清冷的寒风中，城外的护城河，犹如为它上了一条绑绳。依稀可见城头上仍为备战而忙碌的军民的身影，更有负责守卫的官兵严阵以待。努尔哈赤没有时间了，多次攻城不得的失败挫伤八旗将士的锐气。现在好不容易通过一次野战的大胜，找回了士气。努尔哈赤来到辽阳城下，吩咐士
卒扎营并紧急修造攻城器械。
后金第二天就发起猛烈地进攻，楯车冲到辽阳城下，辽阳城不像沈阳没有那么多壕沟陷阱，但是环城的护城河却是极深极宽。
在楯车的防护下，努尔哈赤作为主帅督促将士们掘开护城河，往河里扔石块试图填出一条前进的路。然后派“铁头子”上阵，五百精兵，皆着双重铁甲，且头部尽为铁甲包裹，无论何种武器都奈何不得这些“铁头子”。他们每人推一辆双轮车，一直推至城脚下。每车后隐蔽的五名攻城勇士便树起车上的云梯，强行登梯攻城。天命汗的心态过于乐观了，他不知道辽阳城头也有十门红夷大炮。
十门火炮齐射首先轰击攻城贼寇聚众的地方，炮弹所及之处，死伤一片。可是辽阳城毕竟太大了，是沈阳城的两倍。火炮的攻击范围太小，炮弹不能覆盖各个角落。
城内只有两万士卒，很难确保各处都有足够优势的兵力把守。在城上应战的明军，以罗一贯为首，所有大将尽皆参战，使明军士气大振。守城军士鸣枪放炮，百姓则投掷火药罐，滚落擂石，抛下麻油火把。后金军多有死伤，特别是双轮战车半数被烧毁。
从晨至午，后金军连续进攻十数次，均不能登上城头一步，皇太极见伤亡过大，便对努尔哈赤进言说：“父汗，今日难以取胜，莫如撤兵休整，明日再战。”努尔哈赤不同意，他已经不能再容忍失败，他甚至到前线以身犯险督战。
罗一贯眼尖，他看到敌军中有一个骑在高头大马上的穿着盔甲与众不同的将军正在指挥士卒攻城，他命令一门红夷火炮朝那个将军所在方位轰击。
一炮轰出，骑马的将军被冲击震跌下马来不省人事，他的坐骑肚腹破裂、血洒战场。这位将军周围的亲兵在一片砍杀声中大声哭喊，紧急地把他抬出战场治疗，后金军鸣金收兵了。罗一贯总算是松了一口气，辽东巡抚张铨也由惊惧不安转为狂喜，辽阳城守住了。
被抬出去的就是满洲国主、八旗汗王努尔哈赤，他其实还有一点意识，他的儿子皇太极见到他父亲吐血，大吃一惊，连声呼叫：“父汗，你怎么样?”
努尔哈赤咬牙坐起，回道：“慌什么，你如此惊呼，战场之上，会动摇军心。”可如今努尔哈赤毕竟已是六十二岁的老人了。而且今番是大炮所伤，精神与意志总是有局限的，他说着，不由自主地昏迷过去。皇太极赶紧命人将父汗抬下战场，并下令停止了对辽阳城的进攻，并于次日班师撤兵回满洲都城赫图阿拉。
历时一个多月的辽沈大战结束了，后金八旗损失了将近两万七千多人，明军损失的士卒超过两万，看样子明军损失的更大。但是熊廷弼守住了明朝手中掌握的所有地盘，遏制住了后金西进的脚步，可以说是大功一件。