孫傳庭兩次出擊，靠著騎墻和火攻，先殲滅了建奴千騎先鋒，又派遣軍隊跨海出擊，焚燒了建奴糧隊又斬首千余，試圖逼迫建奴糧盡退兵。
然而黃太吉不僅沒退，反而發了狠，圍攻塔山松山各堡，試圖圍點打援，在野外殲滅明軍援兵。
松山陷落，總兵尤世祿殉國，松山堡萬余軍民慘遭建奴屠戮。塔山守將吳襄畏懼建奴，不戰而逃，在逃跑時被建奴追上，大軍潰敗，數千軍隊過萬百姓陷入奴手。
接連攻占了松山塔山等堡壘，建奴繳獲了不少糧食，獲得了補充，再次圍攻杏山等堡。
當是時，大明朝堂群臣義憤填涌，認為不應該坐視遼西糜爛，應該調集軍隊增援遼西，和遼兵匯合把建奴擊退。
內閣甚至議定了領兵出征的人選，便是兵備道張春，然而在請皇帝下旨時，卻被在陜北的朱由檢否決。朱由檢批示，在遼西巡撫孫傳庭沒有求援前，朝廷不許派兵。
朝堂一片大嘩，官員們不敢抨擊朱由檢不負責任，紛紛把矛頭指向孫傳庭，指責孫傳庭狂妄自大，坐視遼西糜爛，坐視松山等堡被建奴攻陷、數萬百姓慘遭屠戮，身為巡撫，拿不出解救百姓的辦法不說，為了一己之私竟然強撐著不求援兵！
當時的孫傳庭擔負著極大壓力，卻強撐著一直不向朝廷求援。
黃太吉發了狠，又攻下了杏山堡，再次屠城，因為守將們家眷都在朝廷控之中，再加上吳襄逃跑的前車之鑒，沒有守將敢棄城而逃，有沒有守將敢投降建奴。當時建奴雖然攻占了幾座堡壘，可每攻下一座城堡，都至少損兵一兩千。
漸漸地，隨軍出征的漢軍旗士兵幾乎損失殆盡，蒙古旗士兵也損失慘重，前后加起來損失了四五千之多，而明朝仍然沒有派出援兵的跡象，黃太吉終于撐不住了。在劫掠的糧食耗盡之前，趁著大雪未落之際，終于下令撤兵。
此次大戰，明軍先后丟掉松山、塔山、杏山三座堡壘，損失軍隊近萬，被殺被掠百姓三萬多人，損失可謂慘重。而建奴先是被襲擊兩次，再就是攻城的損失，加起來也有五千余。
從兵力人口損失來看，明軍更大，但是從戰略來看，明軍卻是大獲全勝。
然而朝堂上官員卻完全看不到這種勝利，紛紛繼續彈劾孫傳庭，彈劾他擁兵自守，坐視百姓被建奴屠戮，要求罷免孫傳庭。然而也有一些有識之士卻為孫傳庭說話了，比如薊州督師孫承宗，在一開始，孫承宗力主出兵解救杏山登堡。然而建奴退兵后，又上疏夸贊孫傳庭，認為雖然杏山等堡陷落，但孫傳庭守住了錦州寧遠，殲滅了建奴數千，便是極大勝利，理應嘉獎。
朱由檢便狠狠批斥了那些有眼無珠的官員，下旨升孫傳庭為左副都御使、遼東總督。
皇子誕生，遼東大捷，朱由檢龍顏大悅，宣布停朝三日，大賀天下，滿朝官員每人賞銀一兩再加上紅薯二十斤，科學院諸教授，除了賞銀以外，每人還賞了來自蒙古喀喇沁部綿羊一只。
相對于這些令人生厭的文官，朱由檢更喜歡科學院那些安心做學問的教授們，哪怕來自西夷的洋教授也比文官可愛。
回京師的這些時日，朱由檢數次巡視科學院，了解科學院現在的情形。有了充足資金支持，現在的科學院一切都走上了正規。數科、工科、農科各科日益完善，共招收了學員近千人。又在兵科的基礎上成了了武學院，從陜北帶回來的童子營數百人都放入了武學院中。
各科教授，在教學的同時，也沒忘了科學研究，工科在西夷教授的幫助下，研制出了一種可以鉆制銃管的機床，制作銃管的效率十倍于手工打制。然而這種銃管對材料的要求較高，所用鑄鐵不能有太多渣滓氣泡，否則便會炸膛。目前工科的教授們正在專研煉鋼之法，研究如何煉出合格的鋼鐵。
而農學院也頗有成果，在徐光啟的帶領下，紅薯和玉米進行了又一輪的培育，目前紅薯畝產已經達到千斤以上，賞賜給大臣們的紅薯便來自科學院農莊，玉米卻還不太成熟，畝產三百多斤，卻已經好過高粱等作物。朱由檢已經決定，明年便開始在陜北大力推廣紅薯玉米。