二十一日，八旗军运来了沈阳城内缴获的炮车，以火炮轰击明军，袁应泰也下令开炮还击，双方互有伤亡，袁应泰亲自督战确实起到了一些效果，双方在太子河两岸僵持不下。
但当天夜里，后金军就泄开了壕水闸口，以土石填壕，用骑兵牵制城外明军，偷袭辽阳西门。
袁应泰急忙回城，发现辽阳城内一片混乱，居然还有不少辽阳居民身穿盛装迎接八旗军！
原来许多城内的大户人家都和李永芳商量好了，与八旗里应外合，一些蒙古降人也趁机做乱，使得城内明军军心涣散。
而城外明军和八旗军打了一夜，见八旗已经涌入城内，觉得大势已去，李秉诚、姜弼、侯世禄、麻承宣、赵率教等将领带着家丁向辽西的广宁方向逃散。
不过也有死战到底的，比如总兵梁仲善和杨宗业，副将朱万良（就是之前在浑河边上观战的那家伙）全都在辽阳战死。
二十二日清晨，辽东经略袁应泰留下遗书，在城门楼自缢而亡。
辽东巡抚张铨突围失败，被俘虏，宁死不降，被努尔哈赤缢死。
二十三日，沈阳陷落十天后，辽阳陷落。
努尔哈赤把行营搬进了辽东都司衙门，各色图案的龙旗在辽阳城头飘扬，而城内……胜利者正在“享受”这座肥美战利品。
随后几天里，南四卫，即金复海盖四地，皆传檄而定，七十多座辽东城池向后金投降，努尔哈赤随即把后金政权的都城迁到了辽阳。
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