崇祯帝闻申甫败死，越加惶急，命满桂出城退敌。满桂奏言众寡悬殊，未可轻战。偏这明廷的太监，日日怂恿崇祯帝，催令速战。
满桂只得督领兵官孙祖寿等，出城三里，与满军搏战。这场厮杀，与申甫出战，全然不同，兵对兵、将对将，战个你死我活，自早晨起，杀至天昏，满贵不愧是一员勇将。皇太极见部队战明军不下，想了一计，令侍卫改作明装，趁夜黑时混入明军。满桂误以为是城内援兵，不料这伪明军专杀真明军，一阵骚扰，明军大乱。孙祖寿见满桂军不支，杀出重围去解救满桂军，不幸被流矢射入前额，壮烈殉国，满贵也战死于乱军之中，黑云龙、麻登云被后金军活捉。
崇祯帝听说后，极为伤心，派礼部侍郎徐光启对他们进行祭奠，追赠满桂为少师，荫封他的子孙世袭锦衣卫佥事，每一代递升三级。赐孙祖寿“廉威忠勇“四个字，诏命府、州为其立祠，追赠少保、左都督，后又改赠太师，谥忠节，葬于昌平州龙虎台。荫其子孙繁祉为锦衣卫指挥同知。
皇太极率军进攻北京，明朝庙社震惊，根本动摇。此战标志着崇祯帝中兴之梦的破灭。明朝京畿地区的防御体系遭到重创或破坏，总兵赵率教、满桂、孙祖寿、麻登云、黑云龙、朱国彦六员大将，或阵亡或被俘，兵部尚书王洽、工部尚书张凤翔、蓟辽督师袁崇焕、遵化巡抚王元雅、总理蓟辽保军务刘策等或死或下狱，明朝受到巨大震动，元气大伤。
明朝的京师城防，守备虚懈。在此战之前，北京人过了180年的和平生活，战争突然降临，没有任何实际准备。守城官兵既不知道火器的名称，也不知道火器的使用。北京城险些丧于皇太极之手。它意味着双方战略形势的又一次重大转变。明朝的堡垒推进、经济封锁和外交联盟政策都在此役后逐渐瓦解，永久性地失去了战略主动。
同时，京畿、京东地区都遭到后金军的大肆掳掠。占领永平的后金贝勒阿敏撤退时，进行屠城。总之，后金军队殃及的地区，生民涂炭，百业凋零。这些都加剧了明朝的社会矛盾，加速了明朝的灭亡。
最重要的是朱由检既然处死了魏忠贤，竟然还重用阉党，阉党余孽，掌控阁部。后金军撤退之后，明廷没有认真地总结经验教训，而是借机倾轧，进行党争。崇祯帝没有从全局分析北京之役的历史经验和教训，而是以杀袁崇焕出气、泄愤。阉党余孽借机翻逆案，打击东林党。东林党内阁大学士韩爌、钱龙锡、成基命、李标等去职，而代之以周延儒、温体仁等佞臣入主内阁。六部九卿也相应变更。
后金军大获胜仗，个个想踊跃登城，不料皇太极竟下令退军，原来皇太极是恐师老日久，有前无继，犯兵家之忌。即使乘胜攻城，应手而下，也是攻易守。一旦援军四集，反致进退两难，所以决意离京，把京畿、京东地区打扰一番，扰得他民穷财尽，激起内乱，方好乘隙而入，夺得明室江山。当下率领全军，退至通州，此时已是明崇祯三年、后金天聪四年（1630年）了。
后金军到通州后，复渡河东行克香河、陷永平，明副使郑国昌自缢于城上。知府张凤奇等皆死。将到遵化，忽见前面有明军拦住，数颗炮弹向后金军打来。皇太极令军士退后，猛听得豁喇一声，明军这边的大炮，无故炸开，弄得自己打自己。皇太极趁这机会，再令军士向前猛进，此时明军已纷纷自乱，哪里档得住后金军。只是这位统兵大将，偏不肯逃走，麾军士拼命拦截，自辰至酉，明军已矢尽力穷，被后金军团团围住。后又拒绝后金军招降，整军再战，最终中箭坠马而亡。
此大将正是金声保荐的刘之纶，因闻崇祯帝召见的，星夜赶路入京协理京营戎政。闻得后金兵营齐退，刘之纶誓师出追，召募万人，分为八营，到了通州闻后金军东去，遂约总兵马世龙、吴自勉二人，尾后金军后，趋向永平，自率八营兵直抵遵化，截后金军归路，与马世龙、吴自勉两人前后夹攻。
谁知马、吴两人，违约不追，刘之纶只领了一支孤军，驻扎娘娘庙山。待后金军到来，两边相较，已是众寡不敌；偏这大炮又炸，越加危急。左右请结阵徐退，刘之纶怒道：“吾受天子厚恩，誓捐躯以报，战若不胜，愿死，敢言退者斩。”到了矢尽力穷的时候，刘之纶见不可支，大呼道：“宁死不负天子恩！”急解佩印付给家人道：“持此归报朝廷。”后被后金军射杀，又死了一个忠臣。所募八营兵只剩一营。
皇太极复领兵攻迁安、滦州，迁安、滦州不战而降。又分兵攻取抚宁，抚宁守将是祖大寿养子祖可法，后金军攻取不下又进至昌黎，昌黎由左应选率兵民固守，后金连番进攻都被击退。又闻明廷复起用孙承宗代袁崇焕守山海关，恐他遣将前来截断归路。二月皇太极率军北返回都。所得永平、迁安、滦州、遵化皆令贝勒大臣率后金、蒙古八旗驻守。从1629年十月到1630年二月，四个多月的作战中，皇太极对明朝地方官民发布了很多招降的“谕令”，并不断派遣使者要求与明朝政府议和。这里既表现出他对已夺取的土地不肯放弃，也对未得到的地方向往之心。
三月二十八日，河南巡按吴甡疏奏：开封、归德之间，有“邪妖”借白莲、金禅之教，煽惑村民，勾结亡命，布满三四百里之内，声称紫微星失道，谋举大事。朱由检遂派兵围剿。
此时孙承宗抚慰溃军，祖大寿等重归于麾下，又有马世龙及四方援军，孙承宗又招募大量死士沿海守卫直达京师。京都戒严后，全国各地来勤王的士兵多达二十万，在蓟门及京畿一带驻扎。马世龙于是建议孙承宗先收复遵化，但孙承宗认为遵化在北，容易攻取却很难守，不如收复滦州。计划好后，孙承宗于是令东西各营一起进兵。五月，祖大寿、尤世禄等攻克滦州，王维城等攻克迁安，孙承宗占据永平，谢尚政攻克遵化，后金军溃败而走。皇帝朱由检于是加封孙承宗为太傅，再赐蟒服、金币等，子孙世袭锦衣卫指挥佥事。
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