公元1631年(崇祯四年)农历八月二十六日，总兵吴襄、宋伟率锦州兵六千前来救，阿济格率兵迎敌。这一天上午，雾非常大，几尺外就看不清人。阿济格因打了胜仗得到了皇太极的嘉奖。明军的第二次增援也失败了。

公元1631年(崇祯四年)农历九月，金兵哨探报告明总兵吴襄和宋伟再次率兵来援，皇太极率军迎了上去，途中见到前面烟尘滚滚，便知是敌人的援兵。皇太极与弟弟多铎走在前面，沿着山悄悄行进，明军也有哨探，他们发现了这一小股队伍，六千大军掩杀过来，皇太极率身边的二百名亲兵冲了过去，明军六千多人竟被二百人冲杀得溃不成军，紧接着后面大军赶到，又是一番乘胜追击，六千人大败逃归。第三次救援失败得更惨。

为了进一步消耗城中的力量，皇太极利用祖大寿渴盼援军的急切心态，搞了一次假增援，金兵们穿上明军将士的衣甲打着明军的旗帜，高喊着铺天盖地杀向金兵大营。祖大寿在城头一看，喜出忘外，立即率兵冲了出来，欲里应外合，突出重围。他哪里知道皇太极已设下埋伏，一心想活捉他。待他杀出城，眼看要与援军汇合时，援军突然变成了金兵，直接奔他而来。祖大寿大惊失色，这才知道上了人家的诱敌之计，急忙后撤。但他已陷入金兵的重重包围中，好在部下们都英勇无比，拼命厮杀，总算没有被活捉，狼狈地逃回城中，从此再也没有出过城。

公元1631年(崇祯四年)农历八月六日围城到农历九月十九日的假增援，大凌河城已被围困了四十八天，城中早已断粮。从城里逃出来了一个商人，叫张翼辅，他说：城里边先是杀战马，吃马肉，马几乎杀尽了，开始吃人，当然是先吃手无寸铁的筑城民夫，也吃那些饿死的士兵。惟有几个大官还有米一二升而已。史载城中正"炊骨析骸，古所未闻。"什么意思呢，就是用人骨头当柴烧，把人肉割下来烤着吃。整个城中到处是人的遗骸，到处在烧人肉吃，此时的大凌河已变成了一座光天化日朗朗乾坤下活生生阴森森的阴曹地府。

皇太极于公元1631年(崇祯四年)农历十月七日和十月九日这两天先后致书祖大寿、何可纲、副将张存仁，劝其速降。

但仍遭到祖大寿的拒绝，这时城中的三万余人已饿死了一万多，祖大寿和军们却一直坚持着。最直接的原因是阿敏屠城。何可纲认为：投降也是死，不投降也是死，与其投降被杀死，倒不如不屈而饿死，饿死还能留下个忠烈的好名声。

何可纲还认为，皇太极是一个素无大志之人，本来已打进了京畿，却又撤了回来，根本没有一统天下的雄心。金兵征战的目的无非就一个字"抢"，和占山为王的强盗们没什么大的区别，投降这样的人将来绝不会有好下场。何可纲的观点得到了大家的一致认同，这是明军身处绝境仍然坚持不投降的最根本原因。

对此皇太极曾亲自写信给祖大寿，他解释说："过去杀辽民确有其事，我深为懊悔，我们早就不那样做了。至于永平屠城那是二贝勒阿敏所为，他因此也受到了严惩，希望你不要存此偏见。但祖大寿等还是不信。

公元1631年(崇祯四年)农历九月二十四日，明朝四万人组成的援军终于到了，率领这支部队的是监军道张春。

张春，举人出身，在收复永平四城中，表现突出，为孙承宗看好，这次大凌河被围，孙承宗力荐他挂帅，朝廷派他为监军道。

公元1631年(崇祯四年)农历九月二十七日，大军过小凌河直逼大凌河城，在距大凌河城十五里处时，与金兵相遇。张春为了扼制骑兵，动用了许多战车，战车上配有火器，双方交战开始，八旗兵吃了些亏，冲了几次都未能成功，战车阵缓缓向前推进。

金兵已经拥了威力无比的红衣大炮，此时正横于大道中间，恭候着明军的到来。

待明军进入射程，四十门大炮先后发射，明军的阵营当时就乱了，皇太极率军冲了上去，明军被杀得节节后退。张春见势不好，见风势向东，便使用火攻，火势凶猛，扑向金兵，金兵被大火逼了回来。

兵败如山倒，张春想扼制溃逃，可是毫无作用，最后连他自己也被卷进了败退的大潮中。皇太极早已在明军撤退的路上埋下了伏兵，溃逃的明军们遇到伏兵，大都放弃抵抗选择了投降。

张春和他的三十余名将领被生擒，总兵吴襄和宋伟仅率数十人侥幸逃归。四万增援大军就这样土崩瓦解了，从这以后，朝廷再也没派来过援兵。第四次的增援几乎是全军覆没。

明金双方杀得惊天动地，但祖大寿在城中按兵不动，丝毫没有反映，有的史书说，祖大寿是叫皇太极的假增援吓怕了，已经分不出是真是假，害怕再次上当。城中已断粮近两个月，所有该吃的都吃了，不该吃的也都吃了，除了人之外，已经是没有任何东西可以再吃了。张春又败了，大凌河彻底陷入了绝境。

大凌河城中的军民们又在地狱中挣扎了十天，公元1631年(崇祯四年)农历十月初七，皇太极再次致书祖大寿，又派降将姜新赴城中面谈。祖大寿派出一位叫韩栋的将领到金营中谈判。公元1631年(崇祯四年)农历十月二十五日，祖大寿最后下了决心，他邀后金将领石廷柱进城商议降金事宜。公元1631年(崇祯四年)农历十月二十五日晚祖可法、祖泽润、刘天禄、张存仁等四人随石廷柱一同到了金兵大营，皇太极亲自迎接，四人跪倒便拜。

皇太极急忙上前一步搀扶，以女真人最高贵的礼节抱腰礼相见。然后设盛宴款待，四人被请至座中。

公元1631年(崇祯四年)农历十月二十八日，祖大寿大开城门，率众将来到金营，皇太极与代善、莽古尔泰及众贝勒众大臣，一齐隆重迎接祖大寿一行。后双方登坛发誓祭天，盟誓祭天毕，皇太极携祖大寿手进入大帐，为祖大寿设宴庆贺。

至公元1631年(崇祯四年)农历十一月初九日，大凌河之战彻底结束。

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