天启二年（1622年）三月，王在晋任辽东经略，面临湖广士兵北山溃逃的危机，袁崇焕果断杀了几人以稳定局势。随后，王在晋命令袁崇焕移防中前所，他带领将士经历艰难，深夜行进于荆棘和猛兽中，于四鼓时分抵达前屯，显示了非凡的勇气（《三朝辽事实录》）。王在晋对袁崇焕的信任加深，奏请朝廷提升他为宁前兵备佥事。
王在晋曾提议在八里铺筑造山海重关，但袁崇焕对此提出异议，他向朝廷上书力争。最终，朝廷派遣大学士孙承宗实地考察，孙承宗否决了重关之议。经过公议，阎鸣泰主张守觉华，袁崇焕则坚持宁远。孙承宗考察后认同袁崇焕，认为宁远天然具备重要战略地位。
八月，孙承宗自请督师辽东，王在晋调整职务。阎鸣泰升任巡抚，袁崇焕调任永平道。在九月孙承宗抵达后，他命令袁崇焕核查兵员，袁崇焕因私自杀了一名小校，引发军营动荡。孙承宗对袁崇焕擅自监军杀人表示愤怒，袁崇焕为此请罪。
天启三年春季，孙承宗命袁崇焕安抚哈刺慎部落，要求他们从八里铺迁至宁远，此举收复了二百七十里土地。起初，孙承宗让祖大寿负责宁远城的建设，随后又让袁崇焕和满桂参与，袁崇焕参与城池规划，监督施工。天启四年，宁远城完工，成为关外的重要军事要塞。
同年春季，孙承宗在奏疏中强调宁远的攻守能力，表达了对袁崇焕的全力支持，而非依赖无能之人。皇帝听取了他的建议。九月，袁崇焕因巡边广宁有功，晋升为兵备副使，随后升至右参政。袁崇焕的父亲去世，他两次上疏请求辞职，但未获准。
天启五年，孙承宗部署兵力驻守锦州、松山、杏山等城。柳河之战后，孙承宗因遭受多次弹劾，主动请辞。十月，兵部尚书高第接掌辽东经略之职。
袁崇焕字元素，号（或字）自如，广东承宣布政使司广州府东莞县石碣镇水南乡（今广东省东莞市）人。万历四十七年（1619年）中进士。明末著名政治人物、文官将领。入兵部，守卫山海关及辽东；指挥宁远之战、宁锦之战。但不救朝鲜，擅杀大将仍触兵家大忌。后被崇祯帝以诛杀毛文龙、己巳之变护卫不力以及擅自与后金议和等罪名正法。清乾隆大兴“文字狱”，清政府为贬损明朝君臣在百年后杜撰了皇太极以“反间计”构陷袁崇焕的故事，史学界至今争议颇大。袁崇焕曾为魏忠贤建祠，大学士韩爌云：“袁崇焕…，亦俱建祠，但与诸奸宜减等论。”