德國陸軍元帥馮·施利芬說：「如果不把部隊分隔開就不能防禦這個地區的話，最好堅決放棄這個地區。」
薩爾滸之戰三個月後，努爾哈赤對開原發動了進攻。而此時開原的防守卻十分鬆懈，主官韓原善不在開原，推官鄭之范看名字是個政治犯，但其實這廝是個貪污犯，他「贓私巨萬，天日為昏」，將領馬林是戴罪之身，他在薩爾滸之戰逃跑，朝廷正在追查此事，他根本沒心思守城。底下的官兵幾個月領不到軍餉，把總朱夢祥到開原領錢糧，一個月都領不到，各軍士兵於是把衣服賣了換錢買吃的。馬沒有草料，士兵沒有飯吃就殺馬充飢。士兵武器奇缺，有的拿著一根木頭棍子，這樣的軍隊戰鬥力可想而知。
努爾哈赤直抵開原城下，馬林慌忙登城守衛。後金八旗軍一面在西南北三面攻城，布戰車，樹雲梯，魚貫而上，殺得城上守軍潰散，一面在東門布重兵，進行血戰。由於後金內應在城內開門，後金軍衝入城內，鄭之范倉皇逃竄，後因戰敗被捕，死於獄中。馬林在激戰中陣亡。城破後努爾哈赤在開原殺七萬人。
據朝鮮《李朝實錄》記載：「開原城中最多節義之人，兵才及城，人爭縊死，屋無虛梁，木無空枝，至有一家全節，五六歲兒亦有縊死者。」
努爾哈赤拿下開原後，與開原互為犄角的鐵嶺就成了下一個目標。那麼努爾哈赤的對手，鐵嶺守將李如楨是個什麼樣的人呢？有一次在北京，他喝多了後放槍放炮玩鬧，聲音驚動大內，因為他是李成梁的兒子，所以一個處分就過去了。這種人守鐵嶺能有什麼好結果？這還不是最可悲的，最可悲的是李如楨此時壓根兒就不在鐵嶺，他躲在瀋陽，此時的鐵嶺根本沒有守將。努爾哈赤的勝利已成定局，他率後金軍猛攻鐵嶺，明軍用火炮和矢石給了後金很大殺傷，此時被後金策反成功的參將丁碧打開城門，後金軍蜂擁而入，鐵嶺失守，明軍殉國四千人。
開鐵之戰戰敗後，萬曆皇帝任命熊廷弼為兵部右侍郎兼右僉都御史，經略遼東。熊廷弼文武雙全，能在騎馬時拈弓搭箭左右開弓，他來到遼陽後，遼陽已半是空城，一些官紳都已離去，道員和將領也備下快馬欲逃，人心惶惶。熊廷弼果斷地採取了一系列措施：
一，以將自己家眷送走、動搖人心的罪名，逮捕了知州李尚皓。
二，斬逃將劉遇節、王捷、王文鼎，震懾欲逃者。
三，公開祭奠開原、鐵嶺戰鬥中的殉難者，激勵士氣，從而初步安定了民心，穩定了軍隊。
但遼東形勢並不令人樂觀，熊廷弼在給萬曆的奏折中說：「現在遼東有四種兵，一種是殘兵，身無片甲，手無寸械，在部隊裡空耗餉銀，裝死扮活，就是不肯出戰。第二種叫額兵，開原這一道兵全額已經亡了。第三種叫募兵，都是臨時招募的無賴之徒，這幫人打仗還能靠得住？剛聽到警報就能跑一半。第四種叫援兵，也就是別的地方來援助的，誰肯把好的兵來援助，因此來的都是次品。現在的一萬多匹馬，大多是瘦弱的馬匹，這是因為許多士兵故意少給馬草料，設法把馬弄死，這樣他們就可以當步兵了，以免出戰。現在士兵所拿的弓都是斷了弦的，箭鏃嘛，更應該叫箭，因為已經沒有鏃了，刀都缺一塊或很鈍，槍的槍頭都禿了……各部隊聞風而逃，望陣而逃，懼戰而逃，各營逃跑的每天都有上百人。」（《熊襄愍公集》）
更可怕的是，由於長期欠餉，許多士兵居然靠賣彈藥庫裡的火藥來謀生，「自遼陽至鎮江，其間許多鎮堡，官上火藥暗裡偷出，或五六百斤或千餘斤……數年以來，遼陽一帶火藥，盡皆見失。鎮堡之官，亦不時點檢，徒閉虛庫」。
此時真可謂形勢危急，困難重重。
面對這種形勢，熊廷弼認為，從當前形勢出發，漫談收復失地、剿滅後金顯然過於草率，不如以固守為穩著，擋住後金的進攻勢頭，步步為營，漸進漸逼，以守為攻。萬曆皇帝批復熊廷弼說：「卿審度賊勢，分佈戰守方略，頗合機宜。防守既固，徐圖恢復進剿，尤是萬全之策。」
熊廷弼適當收縮兵力，並守瀋陽的絕大部兵力於遼陽，犒勞軍士，準備乾糧、行具，佯示進兵。努爾哈赤果然疑慮，沒有立即進攻遼陽。熊廷弼抓緊時間，加強遼陽城防。在城外掘壕三道，每道闊三丈，深二丈，中灌河水，阻敵前進。在此基礎之上，熊廷弼進一步採取措施。他與總兵賀世賢率精兵一千，踏著冰雪，突然出現在已被努爾哈赤佔領了的撫順關，大張旗鼓，坐在馬上，揮舞著馬鞭指點地形，他說：「這可以紮營，那可以設伏，那可以打仗。」故意讓後金間諜知道，然後取道而回。努爾哈赤以為熊廷弼要襲擊他，隨後砍樹堵山口，運石整修關隘、山城。熊廷弼趁著努爾哈赤瞎忙活的時候，大修遼陽城，遼陽防衛空前加強。隨後，熊廷弼進一步加大防禦縱深。
熊廷弼提出了對努爾哈赤實行「坐困轉蹙」的戰略設想。即把自己的軍隊分成四路，分別置於靉陽、清河、撫順、柴河，每路三萬人，各路相互策應，敵人小股來犯，就自己解決，大軍壓境，就互相支持。各路組織機動部隊，消滅零星擾邊小分隊。在農忙季節，各路實行迭進互擾的戰法，使後金不得耕種，陷入困境，然後相機或四路同時，或三路牽制一路主攻。到泰昌元年（1620年）九月，熊廷弼已集結兵力十三萬，重二百斤以上的大炮數百門，七八十斤的三千餘門，百子炮以千計，戰車四千二百餘輛，鐵箭、火箭四十二萬餘支，準備於冬季率軍去撫順關顯示威力，第二年春天，熊廷弼自率大軍駐撫順，逐漸進逼。
熊廷弼的守遼部署是非常正確的，而英明的萬曆皇帝更是對熊廷弼堅決支持，熊廷弼此人性情剛直，看見不好的官員就喜歡罵街，因此在朝廷的文官中人緣相當不好，言官們幾乎把他當成眼中釘、肉中刺，攻擊詆毀誹謗從來就沒有停止過，幾次逼熊廷弼辭職。萬曆則毫不猶豫地支持熊廷弼，不理那些罪惡的傢伙，他說：「遼事敗壞，皆地方官玩曷所致，熊廷弼一意振刷，恢復封疆，朕深切依賴。今夷情甚急，豈經略釋肩之時，自棄前功！著益殫忠任事，與諸臣協心共濟，毋為人言所阻。」專制社會帝王很少能說對自己的大臣「深切依賴」的，但萬曆就能說對熊廷弼「深切依賴」，一方面可見萬曆皇帝對熊廷弼的信任，另一方面，也可見萬曆是個真性情的皇帝。此時萬曆與熊廷弼的關係，已經不只是君臣關係，而是有一定朋友關係了。