崇祯四年九月二十七日，张春部4万达军越过小凌河，逼近大凌河城，随即，张部在距大凌河城15里处时，与后金军的打援部队相遇。
张春为了扼制后金骑兵的冲击，动用了许多偏厢车，这些偏厢车上都配有犀利的火器，所在双方交战的最初阶段，八旗兵冲了几次，都被明军用火器逼了回去，阿巴海见状便立刻采用了诱敌深入的战术，一面放任明军战车阵缓缓向前推进，一面又趁着明军推进速度过缓而迅速调来了“乌真超哈”部队。
正当后金军调整战场布局的时候，一看后金部队退了，明军总兵宋伟和吴襄二人都以为有便宜可捡，因此，两人所部没有跟着大部队徐徐而进，反而是无脑的向着大凌河城方向一路冲杀，宋伟和吴襄两人的部队部队往前这么一冲，实际上就把明军的两翼直接暴露了出来。
注意到战场上出现的新动向，阿巴海立刻命令己方骑兵部队直接从两翼切入明军阵营，同时又命令已经到位的“乌真超哈”部队用红衣大炮对着突前的明军骑兵一顿猛轰。
遭到数十门红夷火炮集火的吴襄所部根本挡不住后金军强大的火力，当即全军溃退一说是明军没有料到后金军也有了如此犀利的红夷炮队，大受震撼，所以坑队友的天赋技能又故态复萌了吴襄部这么一跑，剩下的宋伟所部亦是独木难支，转眼便被反击而来的后金军给击败了。
前面的宋伟和吴襄部队溃败，牵动了张春率领的明军主力及辎重部队的阵型。
张春一开始还想扼制溃逃，然而兵败如山倒，他的努力毫无作用，最后连他自己也被卷进了败退的大潮中，只得无可奈何的率着手下跟着大队溃军一起向后退却，殊不知，后金军一早已经在明军撤退的路线上设下了伏兵，于是张春所部就此彻底陷入了后金军四面围攻之中，此时，早就无心抵抗的明军们大都放弃抵抗选择了投降，张春则和他的三十余名部将一起被后金军俘获，只有总兵吴襄和宋伟两人率数十人侥幸逃归锦州。
第四次增援大凌河失败了，孙承宗也好，明廷也罢，再也无力如此浪费有限的兵力了，因此，此后就再也没有能力向大凌河派送任何一支援军了，所以，见明军不再派人来送人头，阿巴海便于十月七日和十月九日这两天先后致书祖大寿、何可纲、张存仁等大凌河城内的明军将领，劝其立刻投降。
但何可纲以阿敏屠戮永平四城为例，坚决认为：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。