天啟元年，孫承宗官升少詹事。同年，後金進攻遼東，沈陽、遼陽先後被攻陷，遼東經略袁應泰自殺。禦史方震孺奏請熹宗朱由校以孫承宗代替崔景榮為兵部尚書，朝中大臣也認為孫承宗知曉兵事，推舉孫承宗為兵部添設侍郎，主持遼東防務。
天啟二年，王在晉確定在八裏鋪築城，並上報朝廷。此舉遭到其部下寧前兵備僉事袁崇煥、孫元化等人的堅決反對。他們認為築城“非策”，極力勸阻，並寫信給首輔葉向高，申訴己意。由於情況不明，葉向高難以斷定可否。孫承宗遂提出前往實地考察，再作決斷。他抵達山海關後，當即認真巡視山海關及王在晉所主張建築的八裏鋪新城，又前往考察了中前所、一片石和黃土嶺等處的戰略地勢。在閱察八裏鋪新城時，孫承宗曾與王在晉展開過激烈的爭論，明史載：“新城成，即移舊城四萬人以守乎？”孫承宗問。王在晉答曰：“否，當更設兵。”孫承宗又問：“如此，則八裏內守兵八萬矣。一片石西北不當設兵乎？且築關在八裏內，新城背即舊城趾，舊城之品坑地雷為敵人設，抑為新兵設乎？新城可守，安用舊城？如不可守，則四萬新兵倒戈舊城下，將開關延入乎，抑閉關以委敵乎？”答：“關外有三道關可入也。”問：“若此，則敵至而兵逃如故也，安用重關？”答：“將建三寨於山，以待潰卒。”孫承宗責問：“兵未潰而築寨以待之，是教之潰也。且潰兵可入，敵亦可尾之入。今不為恢複計，畫關而守，將盡撤藩籬。日哄堂奧，畿東有寧宇乎？”嚴厲批評了王在晉畫地為牢、坐以待斃的危險傾向。“在晉無以難”，但仍固執己見。而輯錄奏章疏旨，成書於崇禎年間的《三朝遼事實錄》中孫承宗自己的奏章對這件事情是這麽寫的：“臣時執偏見謂經臣議，誠然，獨是八裏為兩城，而舊城之坑壕空營當在三裏之外，而新城之守卒法當四萬。則四萬之退步跟將及之，而一不戒，將城下之備盡為我設，北山南水既無旁出，而賊方擁此四萬於舊城之下，開關延之不可，閉關謝之不可。將城上之備，又為我設，而城中驚潰無問也。經臣曰：於山建山寨三，以為退守計，而三道關俱可入。蓋法雲，置之死地而生。經臣言邊兵善走也，即殺不能止，況大勢散，誰複為殺者。故為兩城以固其心，而實置之死以勵其必死之氣，臣遂無以應。”一比對就會發現，明史隻摘錄了兩人爭論的前半部分，把王在晉的反擊去掉了，於是辯論的結果就被完全逆轉，從孫承宗“無以應”變成“在晉無以難”。
熊廷弼被罷免後，朝廷以王在晉為遼東經略。王在晉上任後打算襲取廣寧，但總督王象乾認為就算能攻取廣寧，但也不容易守住，還不如重守山海關防衛京都。於是王在晉在山海關外八裏鋪修築重關，留四萬人馬去守。袁崇煥認為王在晉此舉不是好的策略，與王在晉爭辯無果後，上書給首輔葉向高。葉向高卻認為不能憑主觀猜測，於是孫承宗請求親自前往遼東決斷。朱由校非常高興，加封孫承宗為太子太保，並賞賜蟒袍、玉帶、銀幣等。
孫承宗到達山海關後，巡行邊塞，袁崇煥向孫承宗請示道：“在寧遠駐紮五千兵力，以壯十三山的聲勢，然後派遣將領帶兵去救援十三山。寧遠距離十三山隻有兩百裏，可以輕易占據錦州，如果不行再退守寧遠，怎麽能放棄十萬難民？”孫承宗於是與總督王象乾商議，王象乾認為駐紮關上的軍隊剛剛打了敗仗，士氣沮喪，不如調動插部護關的軍隊三千人前往寧遠，孫承宗同意後一方麵調兵前往寧遠，一方麵去救難民，救援失敗，十萬難民隻救回六千人。
孫承宗對此詢問王在晉：“新城修築好以後，是不是要將舊城的兵馬移四萬人來駐守？”王在晉說：“應該另外設立一支四萬人的軍隊。這樣一來，八裏鋪就有八萬兵了，可是一片石西北不派兵駐守嗎？在八裏鋪內修築重關，新城後麵就是舊城，舊城前麵埋的地雷是用來對付敵人的，還是用來對付自己新兵的？新城可以守的話，還用得著舊城嗎？新城要是不能守，四萬守兵倒戈，你是打算開關放敵人進來，還是閉關投降敵人？”“如果這樣的話，敵人兵臨城下，士兵像先前那樣逃跑，哪裏還用得上重關？”孫承宗說：“準備在山上建三座營寨，防止士兵潰逃。”王在晉說：“士兵沒有潰敗就修築營寨等待他們，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。你現在不為恢複做打算，卻在這閉關自守，把關外防線全部撤離，還天天在朝廷爭鬥，京都以東還有安寧之日嗎？”（三朝遼事實錄的版本為“臣時執偏見謂經臣議，誠然，獨是八裏為兩城，而舊城之坑壕空營當在三裏之外，而新城之守卒法當四萬。則四萬之退步跟將及之，而一不戒，將城下之備盡為我設，北山南水既無旁出，而賊方擁此四萬於舊城之下，開關延之不可，閉關謝之不可。將城上之備，又為我設，而城中驚潰無問也。經臣曰：於山建山寨三，以為退守計，而三道關俱可入。蓋法雲，置之死地而生。經臣言邊兵善走也，即殺不能止，況大勢散，誰複為殺者。故為兩城以固其心，而實置之死以勵其必死之氣，臣遂無以應。”）孫承宗無話可說，孫承宗於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，並親自鎮守關門。而後明熹宗在孫承宗的建議下罷免了王在晉的遼東經略之職。
天啟二年八月，孫承宗於是自請為督師，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製。孫承宗用閻鳴泰為遼東巡撫，又用鹿善繼、王則古為讚畫，並請求從國庫帶走八十萬錢。皇帝朱由校同意後，親自將孫承宗送出宮門，並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。
孫承宗上任後，讓江應詔製定軍事編製，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，孫元化修築炮台，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，楊應乾招募遼人編製成軍隊。
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於袁可立，十分倚重。他說道：“讀後先大疏，皎皎揭日月，行中天而底裏洞徹，殊令人可味，可展布四體，仰酬國恩”
天啟二年，王在晉確定在八裏鋪築城，並上報朝廷。此舉遭到其部下寧前兵備僉事袁崇煥、孫元化等人的堅決反對。他們認為築城“非策”，極力勸阻，並寫信給首輔葉向高，申訴己意。由於情況不明，葉向高難以斷定可否。孫承宗遂提出前往實地考察，再作決斷。他抵達山海關後，當即認真巡視山海關及王在晉所主張建築的八裏鋪新城，又前往考察了中前所、一片石和黃土嶺等處的戰略地勢。在閱察八裏鋪新城時，孫承宗曾與王在晉展開過激烈的爭論，明史載：“新城成，即移舊城四萬人以守乎？”孫承宗問。王在晉答曰：“否，當更設兵。”孫承宗又問：“如此，則八裏內守兵八萬矣。一片石西北不當設兵乎？且築關在八裏內，新城背即舊城趾，舊城之品坑地雷為敵人設，抑為新兵設乎？新城可守，安用舊城？如不可守，則四萬新兵倒戈舊城下，將開關延入乎，抑閉關以委敵乎？”答：“關外有三道關可入也。”問：“若此，則敵至而兵逃如故也，安用重關？”答：“將建三寨於山，以待潰卒。”孫承宗責問：“兵未潰而築寨以待之，是教之潰也。且潰兵可入，敵亦可尾之入。今不為恢複計，畫關而守，將盡撤藩籬。日哄堂奧，畿東有寧宇乎？”嚴厲批評了王在晉畫地為牢、坐以待斃的危險傾向。“在晉無以難”，但仍固執己見。而輯錄奏章疏旨，成書於崇禎年間的《三朝遼事實錄》中孫承宗自己的奏章對這件事情是這麽寫的：“臣時執偏見謂經臣議，誠然，獨是八裏為兩城，而舊城之坑壕空營當在三裏之外，而新城之守卒法當四萬。則四萬之退步跟將及之，而一不戒，將城下之備盡為我設，北山南水既無旁出，而賊方擁此四萬於舊城之下，開關延之不可，閉關謝之不可。將城上之備，又為我設，而城中驚潰無問也。經臣曰：於山建山寨三，以為退守計，而三道關俱可入。蓋法雲，置之死地而生。經臣言邊兵善走也，即殺不能止，況大勢散，誰複為殺者。故為兩城以固其心，而實置之死以勵其必死之氣，臣遂無以應。”一比對就會發現，明史隻摘錄了兩人爭論的前半部分，把王在晉的反擊去掉了，於是辯論的結果就被完全逆轉，從孫承宗“無以應”變成“在晉無以難”。
熊廷弼被罷免後，朝廷以王在晉為遼東經略。王在晉上任後打算襲取廣寧，但總督王象乾認為就算能攻取廣寧，但也不容易守住，還不如重守山海關防衛京都。於是王在晉在山海關外八裏鋪修築重關，留四萬人馬去守。袁崇煥認為王在晉此舉不是好的策略，與王在晉爭辯無果後，上書給首輔葉向高。葉向高卻認為不能憑主觀猜測，於是孫承宗請求親自前往遼東決斷。朱由校非常高興，加封孫承宗為太子太保，並賞賜蟒袍、玉帶、銀幣等。
孫承宗到達山海關後，巡行邊塞，袁崇煥向孫承宗請示道：“在寧遠駐紮五千兵力，以壯十三山的聲勢，然後派遣將領帶兵去救援十三山。寧遠距離十三山隻有兩百裏，可以輕易占據錦州，如果不行再退守寧遠，怎麽能放棄十萬難民？”孫承宗於是與總督王象乾商議，王象乾認為駐紮關上的軍隊剛剛打了敗仗，士氣沮喪，不如調動插部護關的軍隊三千人前往寧遠，孫承宗同意後一方麵調兵前往寧遠，一方麵去救難民，救援失敗，十萬難民隻救回六千人。
孫承宗對此詢問王在晉：“新城修築好以後，是不是要將舊城的兵馬移四萬人來駐守？”王在晉說：“應該另外設立一支四萬人的軍隊。這樣一來，八裏鋪就有八萬兵了，可是一片石西北不派兵駐守嗎？在八裏鋪內修築重關，新城後麵就是舊城，舊城前麵埋的地雷是用來對付敵人的，還是用來對付自己新兵的？新城可以守的話，還用得著舊城嗎？新城要是不能守，四萬守兵倒戈，你是打算開關放敵人進來，還是閉關投降敵人？”“如果這樣的話，敵人兵臨城下，士兵像先前那樣逃跑，哪裏還用得上重關？”孫承宗說：“準備在山上建三座營寨，防止士兵潰逃。”王在晉說：“士兵沒有潰敗就修築營寨等待他們，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。你現在不為恢複做打算，卻在這閉關自守，把關外防線全部撤離，還天天在朝廷爭鬥，京都以東還有安寧之日嗎？”（三朝遼事實錄的版本為“臣時執偏見謂經臣議，誠然，獨是八裏為兩城，而舊城之坑壕空營當在三裏之外，而新城之守卒法當四萬。則四萬之退步跟將及之，而一不戒，將城下之備盡為我設，北山南水既無旁出，而賊方擁此四萬於舊城之下，開關延之不可，閉關謝之不可。將城上之備，又為我設，而城中驚潰無問也。經臣曰：於山建山寨三，以為退守計，而三道關俱可入。蓋法雲，置之死地而生。經臣言邊兵善走也，即殺不能止，況大勢散，誰複為殺者。故為兩城以固其心，而實置之死以勵其必死之氣，臣遂無以應。”）孫承宗無話可說，孫承宗於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，並親自鎮守關門。而後明熹宗在孫承宗的建議下罷免了王在晉的遼東經略之職。
天啟二年八月，孫承宗於是自請為督師，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製。孫承宗用閻鳴泰為遼東巡撫，又用鹿善繼、王則古為讚畫，並請求從國庫帶走八十萬錢。皇帝朱由校同意後，親自將孫承宗送出宮門，並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。
孫承宗上任後，讓江應詔製定軍事編製，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，孫元化修築炮台，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，楊應乾招募遼人編製成軍隊。
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於袁可立，十分倚重。他說道：“讀後先大疏，皎皎揭日月，行中天而底裏洞徹，殊令人可味，可展布四體，仰酬國恩”