明军在取得宁远大捷后，袁崇焕、孙承宗先后主政辽东，一度阻挡了后金扩张的步伐。因明朝内部矛盾，不久袁崇焕、孙承宗相继离开辽东前线。自崇祯二年（公元1629年）起10多年间，后金（公元1636年改国号为清）先后多次对关内外明军发起攻势。为彻底扫清入关障碍，崇祯十三年（公元1640年）3月，皇太极派郑亲王济尔哈朗、贝勒多铎率军进驻锦州以北的义州，拉开了松锦之战的序幕。
决战松锦
崇祯十三年（公元1640年）4月，清军正式发起对锦州的攻击。经过数月战斗，锦州城外的据点几乎全部失陷，明廷震动，急令蓟辽总督洪承畴、辽东巡抚方一藻等调军营救。7月，吴三桂等部在黄土台重创清军。皇太极为避明军之锋芒，改以3个月为一周期，由各亲王贝勒轮班率军围困，锦州战况稍有好转。
次年3月，守卫锦州外城的2000余名蒙古兵被清军策反，明军被迫退守内城，宁锦防线再次岌岌可危。洪承畴见兵力不足，请求明廷增兵。吴三桂、马科、王廷臣、王朴、唐通、白广恩、曹变蛟、杨国柱等8位总兵共率13万人、4万匹马，正式出兵援锦。洪承畴将粮草屯于杏山与塔山之间的笔架山，自己率6万人先行，在距锦州五里的乳峰山击败围城的济尔哈朗部，夺占了两红旗及镶蓝旗的阵地。8月初，明军后续部队在松山完成集结，与接替济尔哈朗的多尔衮部再次发生激战，杀伤清军甚多。祖大寿亦率锦州守军从城中突出，连破清军二道防线，形势一度对明军极为有利。但洪承畴为求稳妥，未继续扩大攻势，守军冲至第三道防线后，因缺乏支援被迫退回。之后清军据营坚守不出，向沈阳求援。
8月19日，皇太极率援军抵达，发现明军布置头重脚轻，兵力多集中于锦州正面，松山方向后方相对空虚，遂指挥清军赶挖三重战壕，围困松山明军，切断了松山、杏山之间联系。皇太极还派阿济格夺取明军在笔架山的存粮，洪承畴被迫率军向松山收缩，战场局势逆转。
突围失利
由于松山粮饷仅能支持3日，各总兵多生惧心，主张退回宁远。洪承畴本欲与清军决战，但手下诸将主张后撤，只能下令次日突围。明军锐气尽失，总兵王朴乘夜先退，主张退却的其他将领也纷纷拔营，马步兵自相践踏，全军失去控制。吴三桂、王朴率部逃入杏山，马科、李辅明（接替已阵亡的杨国柱）等奔入塔山。洪承畴与曹变蛟、王廷臣、白广恩、巡抚邱民仰率残兵万余突围未成，只得退守松山孤城。此后，清军又在杏山与宁远间据险设伏，歼灭大量奔向宁远的明军残部。明军前后损失5万余人，马7000余匹，甲胄9000余副，投海而死者不可计数。
歼灭明援军主力后，皇太极对松山采取围而不攻之策。洪承畴5次组织突围，皆告失败，损失了三分之二的部队，城内粮尽，不得已杀战马充饥。崇祯十五年（公元1642年）2月18日夜，松山副将夏承德降清，清军攻入城内，洪承畴被俘。
松山失守后，被围困一年有余的锦州军心瓦解。3月8日，守将祖大寿率部降清。4月8日，清军以红衣大炮攻陷塔山城，全歼守军7000人；22日，杏山守将吕品奇率部6800人不战而降。至此，明朝关外松、锦、塔、杏四城尽失，历时3年的松锦大战落下帷幕。
成败剖析
清军最初围困锦州时，明廷在援锦策略上分歧很大，兵部尚书陈新甲敦促尽快出兵，洪承畴则主张持久作战。从总体战略形势上看，此时的明廷处于内忧外患之中，援锦部队是最后可用的野战主力，一旦失利将失去回旋余地，不宜与清军立即进行决战。
摒弃战略上的分歧而言，既已决定出兵援锦，接战后又连获胜利，与锦州守军形成了内外夹攻态势，此时应果断投入全部有生力量，在清援军抵达前歼灭敌围城部队，迅速打通与守军联系。而洪承畴缺乏与皇太极进行决战的准备，战场应变不足，大大低估了清援军的动员和开进速度，以至坐失良机。
明军虽在兵力部署上吸取了萨尔浒之战时分兵的教训，大军成集团布置，让清军在正面无机可乘，却忽略了后方，试图调整时为时已晚。在粮道被断、军心混乱之时，明军强行与清军会战，遇到挫折后也未能成功突围，就此断送了保全主力的希望。
部分将领战斗意志不足，王朴、吴三桂作为身经百战的勇将，曾多次击败清军，却在关键时刻率先退却，使得突围演变成为溃退。
清军则在战前进行了周密准备，制定了清晰的作战目标。鉴于锦州城防坚固，以往有多次顿兵城下的经历，清军在战前花大气力在义州建立出发基地，储备了充足的战备物资和兵马，为持久作战打下基础。在战役组织上，尽管皇太极曾对明军援锦决心估计不足，又困于兵力所限，一度陷入腹背受敌境地，但最后紧急进行动员，发动辽沈地区15岁以上男子从军，两周内集结了数万兵力，又亲率轻骑3000人在6日内赶到前线，及时稳固了战场态势。在战机把握和战术运用上，清军兼顾多条战线，统筹使用围城与打援兵力，集中主力击其薄弱之处。在将明军分割后，果断突袭其屯粮重地，进一步打击对手的士气，终于在松锦地区聚歼明军主力，摧毁了明军苦心经营的宁锦防线。
此役，明军官兵阵亡和被俘共计8万余人，损失军马3万余匹。除吴三桂、王朴等率残部逃回宁远外，参战明军主力几被全歼。明朝在辽东的防御体系完全崩溃，山海关外仅剩下宁远一座孤城。此后，明朝再也未能组织起对清军的有效反击。
