“如果這樣的話，敵人兵臨城下，士兵像先前那樣逃跑，哪里還用得上重關？”孫承宗說：“準備在山上建三座營寨，防止士兵潰逃。”
王在晉說：“士兵沒有潰敗就修筑營寨等待他們，你這是在教士兵逃跑嗎？況且逃跑的士兵可以進來，敵人也可以尾隨他們進來。你現在不為恢復做打算，卻在這閉關自守，把關外防線全部撤離，還天天在朝廷爭斗，京都以東還有安寧之日嗎？”
孫承宗無話可說，孫承宗于是召集諸將商議關外防守的問題。
袁崇煥主張守寧遠，閻鳴泰主張守覺華島，王在晉主張守中前所。
孫承宗采用袁崇煥的建議，并親自鎮守關門。
而后明熹宗在孫承宗的建議下罷免了王在晉的遼東經略之職。
天啟二年（1622年）八月，孫承宗于是自請為督師，還讓薊、遼等原來的將領監管各處，見機行事時不必受到其他人的限制。
孫承宗用閻鳴泰為遼東巡撫，又用鹿善繼、王則古為贊畫，并請求從國庫帶走八十萬錢。
皇帝朱由校同意后，親自將孫承宗送出宮門，并賜給孫承宗尚方寶劍、坐蟒等，內閣大臣將孫承宗直送到崇文門外。
孫承宗上任后，讓江應詔制定軍事編制，讓袁崇煥建造營房，李秉誠訓練火器裝備，鹿善繼、王則古處理軍需物資，沈棨、杜應芳維修甲仗，孫元化修筑炮臺，宋獻、程侖購買軍馬，萬有孚采伐樹木，祖大壽輔助金冠守覺華島，陳諫助趙率教守前屯，魯之甲拯救難民，楊應乾招募遼人編制成軍隊。
孫承宗發現先前關上的士兵沒有紀律，而且有大量的不符合條件的人冒領軍餉，于是孫承宗閱兵后，將河南、真定等地不符合條件的士兵全部遣回。將魯之甲所拯救出的難民征召七千人出來去駐守前屯，楊應乾招募的遼人軍隊去鎮守寧遠，請求朝鮮聲援遼東，又犒賞東江鎮的毛文龍，讓他四面防衛。并傳令給沈有容進據廣鹿島。
而后江應詔被彈劾，孫承宗請求讓馬世龍代替，并讓尤世祿、王世欽為南北帥，聽馬世龍調遣。
朱由校聽從孫承宗的建議并賜給馬世龍尚方寶劍。
登萊巡撫袁可立與孫承宗同為天啟二年殿試同考官，共同主遼期間滿人蜷伏。
孫承宗將遼海防務委之于袁可立，十分倚重。他說道：“讀后先大疏，皎皎揭日月，行中天而底里洞徹，殊令人可味，可展布四體，仰酬國恩。”
皇帝朱由校喜歡視察邊關，經常派東廠的人到關門，然后將邊關的事情上報給朝廷。
魏忠賢掌權后派遣自己的黨羽劉朝、胡良輔、紀用等四十五人帶著數萬武器裝備來到關門，供給邊關軍隊，又用白金十萬，蟒、麒麟、獅子、虎、豹等銀幣賞賜將士，賜給孫承宗蟒服、白金等，表面上是慰勞軍隊，實際上是窺探軍情。
孫承宗出關巡視寧遠，聽到這個消息立刻上書給朱由校，說不能讓宦官監軍，但朱由校卻回復說這沒什么。
使者到邊關后，孫承宗只用茶水招待。
天啟三年（1623年）孫承宗推薦閻鳴泰當遼東巡撫以后，認為他沒有實際才能，所以軍事上的事很多都不跟他商議，閻鳴泰因此感到不高興，朝廷議論后，將閻鳴泰罷免，用張鳳翼接替，但張鳳翼膽小，又主張退守山海關。