大明崇禎二年己巳年十月，後金大汗皇太極發兵蒙古，原想聯合左翼蒙古部落征伐察哈爾的他非常失望，察哈爾原來已經西避明朝宣大邊境，皇太極的這次”興兵大舉”竟要尷尬到無功而返的地步了，為了挽回征伐察哈爾計劃的泡湯，皇太極最終決定力排眾議，決心從薊鎮破口而入直驅北京，挽回自己的面子，並嘗試以武力逼明朝和後金國議和。十月二十七日，皇太極破口龍井關，迅速攻破遵化，巡撫王元雅自殺殉國，皇太極迅速推進，繞過袁崇煥把守的薊州，袁崇煥偵知後金軍直趨北京的消息後決心親率關寧騎兵奔赴北京，北京保衛戰拉開序幕。
袁崇煥在十一月十六日離開河西務，急行軍馳援京師，關寧軍十七日亥時［晚上九點］到達京師。後金軍原本以為越過薊州已將袁崇煥遠遠甩在後方，未料到當日偵查竟發現袁崇煥軍，大驚失色。
“詫以為袁督師之兵從天而降。”同日後金軍的確前往京城方向偵查，同日（十六日）嶽託，阿巴泰發現並擊敗了位於順義的滿桂，侯世祿軍。侯世祿約有一萬一千人，滿桂則有五千人，在這場順義之戰中，侯世祿左胳膊受傷，勉強支撐到京城，貴為總兵的侯世祿居然不幸著傷，估計傷亡不會很小。
後金沒有停下進攻的腳步，十七日也到達了北京市外圍，抓獲了兩名養馬太監，並且開始了宣傳活動，甚麼“我們所以提兵到此，今要講和，要以黃河為界。”打出了議和牌，十八日，十九日，後金軍在京郊紮營，乃至二十日，皇太極大軍盡出，突襲德勝門廣渠門，暫且按下不表。
這兩天，袁崇煥為了以劣勢兵力迎戰滿洲鐵騎，袁崇煥在廣渠門一帶挖掘壕溝，作為障礙，土則堆起，用來阻擋善於奔襲，迅速突破的後金鐵騎。
同時袁崇煥命令劉天祿等劫營，但是後金軍防守嚴密，未能得手。
短暫的平靜後，大戰猝然而至，二十日清晨，後金軍哨兵偵察到了德勝門下的滿桂，侯世祿軍，彙報皇太極，皇太極立刻率大軍前去，
“大軍起行，汗營於北京城北土城關東隅，兩翼兵沿東北隅立營。哨兵來告，瞭見明兵集德勝門等語。汗隊率右翼諸貝勒，領白旗護軍及蒙古兵前進。”，
與此同時，袁崇煥也偵察到了後金軍的行動，遂開始佈陣。
“報奴大隊分六股西來，公（袁崇煥）傳令開營迎敵。先遣都司戴承恩擇戰地於廣渠門，餘隨行間。公令餘回，餘不從。公又曰：“我有奏書二通，子可速回，為我料理。”且囑勿再來。餘還寺，即將奏疏閱發，遂披甲躍馬，仍馳軍前。而公正在佈陣，其祖帥正兵鎮南面，副將王承胤等列西北，公與餘扎正西，闕東面以待敵。”
後金軍偵知袁崇煥的行動，遂決定八旗左右翼分兵出擊，分路殲滅袁崇煥的關寧軍和滿侯的宣大軍，“又告瞭見東南隅有明兵集結。隊遣愛巴里、索尼、白格依傳令。左翼貝勒莽古爾泰、臺吉阿巴泰、臺吉阿濟格、墨爾根戴青、額爾克楚虎爾、臺吉豪格——率白旗護軍及蒙古兵前進。——遣人察實集德勝門之兵，乃是大同總兵官滿桂、宣府總兵官侯世祿軍。”
八旗兩翼以正黃、兩紅、鑲藍四旗為右翼，鑲黃、兩白、正藍四旗為左翼，左翼貝勒進攻袁崇煥關寧軍，右翼八旗由皇太極親率進攻滿侯宣大軍，進攻廣渠門袁崇煥軍的左翼八旗指揮官可謂豪華，有幾個人尤其應該予以注意：
索尼（康熙帝輔政大臣，一等公爵），莽古爾泰（四大貝勒之一，正藍旗主）、阿巴泰（鑲黃旗貝勒，奉命大將軍），豪格（現鑲黃旗貝勒，未來靖遠大將軍。肅親王）、阿濟格（現分管兩白旗，未來平西大將軍，英親王）、多爾袞（未來奉命大將軍。睿親王，義帝）、多鐸（未來定國大將軍，揚威大將軍，豫親王）
這夥辮子兵，將來無不是清朝入關南下的大功臣，此時他們匯聚一堂，列陣以待，準備餓虎撲食般撲向廣渠門下的袁崇煥軍，但是這一標關寧兵馬，難道會那麼好成為砧板上的肉麼？
滿洲鐵騎迅速進攻;“貝勒莽古爾泰，分兵為三隊，臺吉阿巴泰、臺吉阿濟格及墨爾根戴青、臺吉豪格率兵前進追殺”卻沒有想到關寧兵馬如此強韌，難以突破，“（後金兵）擁眾直突東南角，我兵奮力殊死戰奴”後金軍只得改換目標突擊，“時敵於右偏。伏兵甚眾。因約我軍入隘口。宜趨右偏。不趨右偏、而由正路入者。罪與避敵同。比入隘口。豪格獨趨右偏。敗其伏兵。”將進攻重點轉向了列陣於北的王承胤軍“奴奔北，見前處有承胤等兵”，本來如果王承胤與袁崇煥本陣合力夾擊，祖大壽再從南夾攻，後金軍的密集陣形就將被關遼兵馬三面夾攻，但是這個王承胤，簡直是畏敵如虎，後金軍襲來，他見豪格衝來，竟“徙陣南避”(這個人在崇禎十七年又為宣府總兵，率眾降了李自成)王承胤的腳底抹油讓後金軍的進攻重點回到了袁崇煥本陣，阿巴泰、阿濟格、多爾袞，率領大量滿洲兵馬，和袁崇煥進行了一場短兵相接的白刃戰。
“三貝勒不趨右偏。由正路入。擊敗敵兵。亦追殺至城壕。”戰場很可能在袁崇煥挖掘的壕溝，土堆一帶，滿兵突破袁崇煥陣列，卻沒想到關寧軍死戰不退，陣列被突破，就夾擊敵人，清朝史籍裡大量記載此戰明軍 “伏兵四起”“潰卒來犯”這種諱敗的話術反而暴露了關寧軍誓死作戰的實情，戰鬥激烈到阿濟格坐騎被創死，身為明軍一員的周文鬱更是對當時袁崇煥的險情做了這一番精彩描寫;“一賊掄刀砍值公，適傍有材官袁升高以刀架隔，刃相對而折。公或免。時賊矢雨驟，公與餘兩肋如蝟，賴有重甲不透。”後金軍竟已經突破到督師袁崇煥的身邊，險些為滿兵所砍，後金軍發箭雨，袁崇煥和周文鬱胸前中數箭，賴重甲不透；袁崇煥之前就對士兵器械，鎧甲的質量非常關心；“督師尚書袁崇煥疏言：三廠所造盔甲器械絕不堪用，邊吏從不敢駁回，內觧積習相仍，以致以卒予敵。今差遊擊柳國樑呈送款式，請敕工部如式堅利。”
這一舉動也很可能最終救了他自己，薩爾滸之役時，山海關總兵杜松就被認為是為箭射死，如
徐光啟言:“杜松矢集其首，潘宗顏矢中其背。是總鎮、監督，尚無精良之甲冑。”認為杜松就是死於後金軍的箭矢，還有一些記載認為杜松被後金軍圍住，用弓箭對他進行專門射擊，袁崇煥上任督師以來，對於之前數年遼事的敗因做了很多經驗教訓，他終於沒有陣亡在這場慘烈的肉搏戰中，同時，雖然豪格的衝擊讓王承胤溜之大吉，但是關寧兵並未潰散，關寧軍以地形優勢，準備殺掉這孤軍突入的賊首；“貝勒豪格先馳入陣。敵兵蹙之矢石如雨。”並趁勢將其合圍，擁眾衝擊豪格，就在豪格危在旦夕的時刻，未來的一等公爵索尼率軍衝圍救人，“索尼躍馬突入東西衝擊斬殺甚眾，遂拔貝勒於重圍。”豪格總算是沒把自己的辮子腦袋丟在關寧軍的手裡，還有一些關寧將士，直撲押後的多鐸和莽古爾泰；“多鐸，以年幼，與莽古爾泰留後。值明潰卒來犯。兩貝勒追殺之。”戰場上陷入膠著，但是由於後金軍有人數上的優勢，繼續白刃戰下去勢必不利。
此時，屯紮南面的祖大壽看清戰場局勢，向北突擊，與袁崇煥等人匯合夾攻；“得南面大兵複合，賊始卻。”祖大壽首先迎戰的是諸蒙古部落，大敗這夥後金國皇協軍：“又有敵兵一隊。距城稍遠，屯樹林內。遂令左翼蒙古各旗往擊。額駙恩格德爾、貝勒巴克、率扎魯特、喀爾喀部落諸貝勒兵。不俟整隊徐行。驟馬而進。與敵兵接戰。遂敗歸。巴克什吳訥格、及外藩扎魯特部落貝勒色本、馬尼、突入迎戰。始擊敗敵兵。”所謂擊敗敵兵，只是諱敗的話術罷了，因為戰後總結上，這夥兒趁火打劫入侵明朝的蒙古兵因為被擊敗捱了審查，記載居然前後矛盾，可見諱敗曲筆之劣。
“以扎魯特部落巴克、多爾濟諸貝勒無功。盡削職。”“汗與諸貝勒會審眾蒙古兵，同袁都堂交戰於都城南關東門時，為袁擊敗一事。”
祖大壽的夾擊頃刻改變戰場局勢，莽古爾泰等人見戰局不利，決心撤退，“得南面大兵複合，賊始卻。”關寧兵見敵軍撤退，毫不猶豫追擊；“我兵亦倍奮砍殺，遊擊劉應國，羅景榮，千總竇浚等，直追賊至運河邊。賊忙迫擁渡，冰陷，淹沒者無數。”
參戰的周文鬱回憶這場血戰：“此一戰也，自午至酉，麋戰三時，殺賊千計，內傷東奴偽六王子，及西虜名酋都令。我兵亦傷亡數百。”
此戰在時人的筆下多有記載；
“自敵人逸薊入京，崇煥心焚膽裂，憤不顧死，士不傳餐，馬不再秣，間道飛抵郊外，方幸敵未近城，得以身翼神京。士馬疲敝，請休息城中，未蒙俞允。出營廣渠門外，兩相鏖戰。崇煥躬環甲冑，以督後勁。自辰至申，轉戰十餘里，衝突十餘合，竟至運河。血戰殊勞，遼事以來所未多有。……惟是由薊趨京，兩晝夜疾行三百里，隨行營僅得馬兵九千，步兵不能兼進，以故專俟步兵調到，隨地安營，然後盡力死戰。（十二月）初二、初三計程可至，不期初一日（袁崇煥下獄）。”
城內文震孟的日記：
二十日虜薄城下。與袁師殺傷相當。至德勝門滿桂總兵戰敗。城上放炮不能及虜。殺滿殘兵殆盡。晚刻復至朝房會議。餘以軍旅為學。不敢為金聲之見識。又不敢為劉之綸之大言。束手無謀殊為可恥。半夜聞警甚。舉家驚駭。坐以待旦。
楊士聰《玉堂薈記》
己巳之變，自嘉靖庚戌之後，僅再見焉。但士馬、物力，仍足相當。袁督師初至一戰，人心始定。
《雪汀先生朝天日記》
督師票下吳道德等報稟于徐副總曰,袁軍門十七日到京,二十日在[沙]窩門與賊對敵,殺賊無數,餘賊皆走虎圈(在天壇近處雲)南海子內去。仗托老爺天威，袁老爺平安。
這些時人的記載無不說明了袁崇煥在廣渠門獲勝（至少也是拒戰平手）的事情，而後金為了諱敗打圓場曲筆，居然說甚麼“莽古爾泰等未率大軍同行，止以護軍及蒙古兵二千往，見寧遠巡撫袁崇煥、錦州總兵祖大壽兵二萬屯沙窩門外。莽古爾泰分兵為三隊….”這夥位高權重的旗主，酋長，一個個儼然成了光桿司令，這夥光桿司令兵力如此單薄，且還分為三隊，其他左翼的大隊人馬難道在南海子喝茶看戲遛鳥？——陰損伎倆，不值一曬。
從中午交戰開始，一直交戰到晚上七點鐘太陽落山，這場血戰終於以關寧軍的勝利為結果落幕，血戰後的關寧軍駐紮城外，營地的狀況不容樂觀：“有功者不蒙升賞，陣亡者暴露無棺，帶傷者呻吟冰地。”而戰場上的勝利也並不能逆轉袁崇煥自勤王以來境況愈加兇險的現狀；此時，後金軍大造宣傳攻勢散佈謠言，意在挑撥袁崇煥與朝廷的關係，反間計奇謀也在緊鑼密鼓的安排，明軍沒能保護京城百姓和達官貴人城外的產業和宅邸，怨氣和流言自然而然地歸罪於這立志五年滅虜，調度天下勤王兵馬的督師袁崇煥。
此時，距袁崇煥被捕，還有十天。
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