其時，后金兵（清兵）蜂擁而至，五萬多人馬將西平堡重重圍住，戰車、云梯、鐵鉤等攻城器具都推出陣前，準備大舉攻城。
努爾哈赤命李永芳指揮攻城，他以明降將的身份，派出一名使者，舉著旗，來到城下，招羅一貫投降，說：“我們知道羅將軍是好男子漢，快投降吧，愿與將軍共享富貴！”
羅一貫站在城樓上，大罵李永芳：“逆賊！朝廷何曾虧待你，為什么要叛變？你難道不知道我羅一貫是個忠臣義士嗎？”他也舉起一面旗，大喊李永芳的名字：“逆賊快降，免你一死！”
李永芳大怒，下令攻城。
羅一貫憑城固守，用猛烈的炮火還擊。
后金兵密布在城堡的四周，成了炮火準確的轟擊目標，每一炮彈落地，隨著一陣震天動地的轟響，后金兵即倒下一片，死傷累累，沒過多長時間，城下積尸幾與城平！
后金兵冒著炮火，拼死攻城，三次將要破城，三次被擊退。激戰中，一矢飛來，正射中羅一貫的一只眼睛，難忍的疼痛，使他喪失指揮的能力，但士兵仍然人自為戰。火藥已用完，矢石也用盡，援兵無影，西平堡陷入絕望之中。
激戰到中午，城里突然停止轟擊，后金兵迅速推出戰車，進至城下，樹起云梯，此時明兵已失去抵御能力，眼睜睜地看著后金兵如潮水般一涌而上。西平陷落了。
羅一貫決心以身殉國，他面朝南——京師的方向，拜了一拜，不勝悲憤地說：“臣力枯竭，城失守了！”說完，舉起佩刀自刎而死。都司陳尚仁、王崇信也自刎殉國。守城的三千明兵全被殲滅。后金兵將全城血洗一空。
此戰后金也損失很重，明方說建奴死傷六七千人。
西平堡剛被攻破，后金將領已經發現大隊明兵正向這里移動。這是王化貞與熊廷弼派來的援兵，共三萬余人。王化貞聽信心腹將領孫得功的主意，盡發廣寧兵，以孫得功為先鋒，與祖大壽會同守閭陽驛的祁秉忠部，前來西平解圍。
孫得功原為守沈陽的賀世賢的部下，他已暗中降后金，預謀利用援西平之機，想法促使明軍失敗。
發現明援軍后，努爾哈赤迅即下令整隊迎戰，發起攻擊。明將孫得功分兵左、右翼，令劉渠上陣，他則退到陣后，前面剛一交鋒，他就大喊：“敗了！敗了！”一邊喊，一邊沖出陣先逃，副將鮑承先緊隨其后逃去。明軍見主帥已逃，一哄而散。
正在交戰的劉渠，不明原因，無心戀戰，撥馬而走，隨潰兵奔逃。
后金兵乘勢掩殺，至沙嶺（廣寧南，西平堡附近），大肆圍殲明兵。
努爾哈赤親臨戰場指揮，后金兵勇氣大增，揮舞刀槍，進行一場大屠殺。在亂軍中，明將劉渠的馬蹶倒，將他掀翻在地，被砍死。祁秉忠身中二刀三矢，幸被家丁救起，沖出重圍，行至中途，傷重而死；鎮武堡副將劉征中箭落馬；劉式章身中一箭，從臀部穿過，把他“釘于馬鞍之上”。明援兵三萬余人，在沙嶺全軍覆沒。
這一戰之后，大凌河以東地區全部歸了建奴。
“韋寶到底想干什么？在連山關這邊拖拖拉拉半天不打！現在又改跑到廣寧和西平堡去生事！”努爾哈赤憤怒道：‘立刻命令阿敏帶萬人去圍剿！’
“看樣子，韋寶派往我腹地的軍隊，應該是轉移到西平堡和廣寧一帶去了，他們看我們加強了在盛京城一帶和撫順一帶的守備，怕被包圍！此時讓阿敏前去增援，要小心被韋寶軍打伏擊，韋寶軍最為擅長伏擊戰。”皇太極提醒道。