三十六年，巡按辽东。巡抚赵楫与总兵官李成梁弃宽奠新疆八百里，徙编民六万家于内地。已，论功受赏，给事中宋一韩论之。下廷弼覆勘，具得弃地驱民状，劾两人罪，及先任按臣何尔健、康丕扬党庇。疏竟不下。时有诏兴屯，廷弼言辽多旷土，岁于额军八万中以三分屯种，可得粟百三十万石。帝优诏褒美，命推行于诸边。边将好捣巢，辄生衅端。廷弼言防边以守为上，缮垣建堡，有十五利，奏行之。岁大旱，廷弼行部金州，祷城隍神，约七日雨，不雨毁其庙。及至广宁，逾三日，大书白牌，封剑，使使往斩之。未至，风雷大作，雨如注，辽人以为神。在辽数年，杜馈遗，核军实，按劾将吏，不事姑息，风纪大振。
督学南畿，严明有声。以杖死诸生事，与巡按御史荆养乔相讦奏。养乔投劾去，廷弼亦听勘归。
四十七年，杨镐既丧师，廷议以廷弼熟边事，起大理寺丞兼河南道御史，宣慰辽东。旋擢兵部右侍郎兼右佥都御史，代镐经略。未出京，开原失，廷弼上言：“辽左，京师肩背；河东，辽镇腹心；开原又河东根本。欲保辽东则开原必不可弃。敌未破开原时，北关、朝鲜犹足为腹背患。今已破开原，北关不敢不服，遣一介使，朝鲜不敢不从。既无腹背忧，必合东西之势以交攻，然则辽、沈何可守也？乞速遣将士，备刍粮，修器械，毋窘臣用，毋缓臣期，毋中格以沮臣气，毋旁挠以掣臣肘，毋独遗臣以艰危，以致误臣、误辽，兼误国也。”疏入，悉报允，且赐尚方剑重其权。甫出关，铁岭复失，沈阳及诸城堡军民一时尽窜，辽阳汹汹。廷弼兼程进，遇逃者，谕令归。斩逃将刘遇节、王捷、王文鼎，以祭死节士。诛贪将陈伦，劾罢总兵官李如桢，以李怀信代。督军士造战车，治火器，浚濠缮城，为守御计。令严法行，数月守备大固。乃上方略，请集兵十八万，分布叆阳、清河、抚顺、柴河、三岔儿、镇江诸要口，首尾相应，小警自为堵御，大敌互为应援。更挑精悍者为游徼，乘间掠零骑，扰耕牧，更番迭出，使敌疲于奔命，然后相机进剿。疏入，帝从之。
廷弼之初抵辽也，令佥事韩原善往抚沈阳，惮不肯行。继命佥事阎鸣泰，至虎皮驿恸哭而返。廷弼乃躬自巡历，自虎皮驿抵沈阳，复乘雪夜赴抚顺。总兵贺世贤以近敌沮之，廷弼曰：“冰雪满地，敌不料我来。”鼓吹入。时兵燹后，数百里无人迹，廷弼祭诸死事者而哭之。遂耀兵奉集，相度形势而还，所至招流移，缮守具，分置士马，由是人心复固。
廷弼身长七尺，有胆知兵，善左右射。自按辽即持守边议，至是主守御益坚。然性刚负气，好谩骂，不为人下，物情以故不甚附。
明年五月，我大清兵略地花岭。六月，略王大人屯。八月，略蒲河。将士失亡七百余人，诸将世贤等亦有斩获功。而给事中姚宗文腾谤于朝，廷弼遂不安其位。宗文者，故户科给事中，丁忧归。还朝，欲补官，而吏部题请诸疏率数年不下，宗文患之。假招徕西部名，属当事荐己。疏屡上，不得命。宗文计穷，致书廷弼，令代请。廷弼不从，宗文由是怨。后夤缘复吏科，阅视辽东士马，与廷弼议多不合。辽东人刘国缙先为御史，坐大计谪官。辽事起，廷议用辽人，遂以兵部主事赞画军务。国缙主募辽人为兵，所募万七千余人，逃亡过半。廷弼闻于朝，国缙亦怨。廷弼为御史时，与国缙、宗文同在言路，意气相得，并以排东林、攻道学为事。国缙辈以故意望廷弼，廷弼不能如前，益相失。宗文故出国缙门下，两人益相比，而倾廷弼。及宗文归，疏陈辽土日蹙，诋廷弼废群策而雄独智，且曰：“军马不训练，将领不部署，人心不亲附，刑威有时穷，工作无时止。”复鼓其同类攻击，欲必去之。御史顾慥首劾廷弼出关逾年，漫无定画；蒲河失守，匿不上闻；荷戈之士徒供挑浚，尚方之剑逞志作威。
当是时，光宗崩，熹宗初立，朝端方多事，而封疆议起。御史冯三元劾廷弼无谋者八、欺君者三，谓不罢，辽必不保。诏下廷议。廷弼愤，抗疏极辨，且求罢。而御史张修德复劾其破坏辽阳。廷弼益愤，再疏自明，云“辽已转危为安，臣且之生致死。”遂缴还尚方剑，力求罢斥。给事中魏应嘉复劾之。朝议允廷弼去，以袁应泰代。廷弼乃上疏求勘，言：“辽师覆没，臣始驱羸卒数千，踉跄出关，至杏山，而铁岭又失。廷臣咸谓辽必亡，而今且地方安堵，举朝帖席。此非不操练、不部署者所能致也。若谓拥兵十万，不能斩将擒王，诚臣之罪。然求此于今日，亦岂易言。令箭催而张帅殒命，马上催而三路丧师，臣何敢复蹈前轨？”三元、应嘉、修德等复连章极论，廷弼即请三人往勘。帝从之。御史吴应奇、给事中杨涟等力言不可，乃改命兵科给事中朱童蒙往。廷弼复上疏曰：“臣蒙恩回籍听勘，行矣。但台省责臣以破坏之辽遗他人，臣不得不一一陈之于上。今朝堂议论，全不知兵。冬春之际，敌以冰雪稍缓，哄然言师老财匮，马上促战。及军败，始愀然不敢复言，比臣收拾甫定，而愀然者又复哄然责战矣。自有辽难以来，用武将，用文吏，何非台省所建白，何尝有一效。疆场事，当听疆场吏自为之，何用拾帖括语，徒乱人意，一不从，辄怫然怒哉！”及童蒙还奏，备陈廷弼功状，末言：“臣入辽时，士民垂泣而道，谓数十万生灵皆廷弼一人所留，其罪何可轻议？独是廷弼受知最深，蒲河之役，敌攻沈阳，策马趋救，何其壮也？及见官兵驽弱，遽尔乞骸以归，将置君恩何地？廷弼功在存辽，微劳虽有可纪；罪在负君，大义实无所逃。此则罪浮于功者矣。”帝以廷弼力保危城，仍议起用。
天启元年，沈阳破，应泰死，廷臣复思廷弼。给事中郭巩力诋之，并及阁臣刘一燝。及辽阳破，河西军民尽奔，自塔山至闾阳二百馀里，烟火断绝，京师大震。一燝曰：“使廷弼在辽，当不至此。”御史江秉谦追言廷弼保守危辽功，兼以排挤劳臣为巩罪。帝乃治前劾廷弼者，贬三元、修德、应嘉、巩三秩，除宗文名。御史刘廷宣救之，亦被斥。乃复诏起廷弼于家，而擢王化贞为巡抚。
化贞，诸城人。万历四十一年进士。由户部主事历右参议，分守广宁。蒙古炒花诸部长乘机窥塞下，化贞抚之，皆不敢动。朱童蒙勘事还，极言化贞得西人心，勿轻调，隳抚事。化贞亦言辽事将坏，惟发帑金百万，亟款西人，则敌顾忌不敢深入。会辽、沈相继亡，廷议将起廷弼，御史方震孺请加化贞秩，便宜从事，令与薛国用同守河西。乃进化贞右佥都御史，巡抚广宁。广宁城在山隈，登山可俯瞰城内，恃三岔河为阻，而三岔之黄泥洼又水浅可涉。广宁止孱卒千，化贞招集散亡，复得万余人，激厉士民，联络西部，人心稍定。辽阳初失，远近震惊，谓河西必不能保。化贞提弱卒，守孤城，气不慑，时望赫然。中朝亦谓其才足倚，悉以河西事付之。而化贞又以登莱、天津兵可不设，诸镇入卫兵可止。当事益信其有才，所奏请辄报可。时金、复诸卫军民及东山矿徒，多结砦自固，以待官军，其逃入朝鲜者，亦不下二万。化贞请鼓舞诸人，优以爵禄，俾自奋于功名，诏谕朝鲜，褒以忠义，勉之同仇。帝亦从之。
至六月，廷弼入朝，首请免言官贬谪，帝不可。乃建三方布置策：广宁用马步列垒河上，以形势格之，缀敌全力；天津、登、莱各置舟师，乘虚入南卫，动摇其人心，敌必内顾，而辽阳可复。于是登、莱议设巡抚如天津，以陶朗先为之；而山海特设经略，节制三方，一事权。遂进廷弼兵部尚书，兼右副都御史，驻山海关，经略辽东军务。廷弼因请尚方剑，请调兵二十余万，以兵马、刍糗、器械之属责成户、兵、工三部。白监军道臣高出、胡嘉栋，督饷郎中傅国无罪，请复官任事。议用辽人故赞画主事刘国缙为登莱招练副使，夔州同知佟卜年为登莱监军佥事，故临洮推官洪敷教为职方主事，军前赞画，用收拾辽人心，并报允。七月，廷弼将启行，帝特赐麒麟服一，彩币四，宴之郊外，命文武大臣陪饯，异数也。又以京营选锋五千护廷弼行。
先是，袁应泰死，薛国用代为经略，病不任事。化贞乃部署诸将，沿河设六营，营置参将一人，守备二人，画地分守；西平、镇武、柳河、盘山诸要害，各置戍设防。议即上，廷弼不谓然，疏言：“河窄难恃，堡小难容，今日但宜固守广宁。若驻兵河上，兵分则力弱，敌轻骑潜渡，直攻一营，力必不支。一营溃，则诸营俱溃，西平诸戍亦不能守。河上止宜置游徼兵，更番出入，示敌不测，不宜屯聚一处，为敌所乘。自河抵广宁，止宜多置烽堠；西平诸处止宜稍置戍兵，为传烽哨探之用。而大兵悉聚广宁，相度城外形势，掎角立营，深垒高栅以俟。盖辽阳去广宁三百六十里，非敌骑一日能到，有声息，我必预知。断不宜分兵防河，先为自弱之计也。”疏上，优旨褒答。会御史方震孺亦言防河六不足恃，议乃寝。而化贞以计不行，愠甚，尽委军事于廷弼。廷弼乃请申谕化贞，不得藉口节制，坐失事机。先是，四方援辽之师，化贞悉改为“平辽”，辽人多不悦。廷弼言：“辽人未叛，乞改为‘平东’或‘征东’，以慰其心。”自是化贞与廷弼有隙，而经、抚不和之议起矣。
八月朔，廷弼言：“三方建置，须联络朝鲜。请亟发敕使往劳彼国君臣，俾尽发八道之师，连营江上，助我声势。又发诏书悯恤辽人之避难彼国者，招集团练，别为一军，与朝鲜军合势。而我使臣即权驻义州，控制联络，俾与登、莱声息相通，于事有济。更宜发银六万两，分犒朝鲜及辽人，而臣给与空名札付百道，俾承制拜除。其东山矿徒能结聚千人者，即署都司；五百人者，署守备。将一呼立应，而一二万劲兵可立致也。”因荐监军副使梁之垣生长海滨，习朝鲜事，可充命使。帝立从之，且命如行人奉使故事，赐一品服以宠其行。之垣乃列上重事权、定职掌八事，帝亦报可。
之垣方与所司议兵饷，而化贞所遣都司毛文龙已袭取镇江，奏捷。举朝大喜，亟命登、莱、天津发水师二万应文龙，化贞督广宁兵四万进据河上，合蒙古军乘机进取，而廷弼居中节制。命既下，经、抚、各镇互观望，兵不果进。顷之，化贞备陈东西情形，言：“敌弃辽阳不守，河东失陷将士日夜望官军至，即执敌将以降。而西部虎墩兔、炒花咸愿助兵。敌兵守海州不过二千，河上止辽卒三千，若潜师夜袭，势在必克。敌南防者闻而北归，我据险以击其惰，可尽也。”兵部尚书张鹤鸣以为然，奏言时不可失。御史徐卿伯复趣之，请令廷弼进驻广宁，蓟辽总督王象乾移镇山海。会化贞复驰奏：“敌因官军收复镇江，遂驱掠四卫屯民。屯民据铁山死守，伤敌三四千人，敌围之益急。急宜赴救。”于是兵部愈促进师。化贞即以是月渡河。廷弼不得已出关，次右屯，而驰奏海州取易守难，不宜轻举。化贞卒无功而还。
化贞为人騃而愎，素不习兵，轻视大敌，好谩语。文武将吏进谏悉不入，与廷弼尤牴牾。妄意降敌者李永芳为内应，信西部言，谓虎墩兔助兵四十万，遂欲以不战取全胜。一切士马、甲仗、糗粮、营垒俱置不问，务为大言罔中朝。尚书鹤鸣深信之，所请无不允，以故廷弼不得行其志。广宁有兵十四万，而廷弼关上无一卒，徒拥经略虚号而已。延绥入卫兵不堪用，廷弼请罪其帅杜文焕，鹤鸣议宽之；廷弼请用卜年，鹤鸣上驳议；廷弼奏遣之垣，鹤鸣故稽其饷。两人遂相怨，事事龃龉。而廷弼亦褊浅刚愎，有触必发，盛气相加，朝士多厌恶之。
毛文龙镇江之捷，化贞自谓发踪奇功。廷弼言：“三方兵力未集，文龙发之太早，致敌恨辽人，屠戮四卫军民殆尽，灰东山之心，寒朝鲜之胆，夺河西之气，乱三方并进之谋，误属国联络之算，目为奇功，乃奇祸耳！”贻书京师，力诋化贞。朝士方以镇江为奇捷，闻其言，亦多不服。廷弼又显诋鹤鸣，谓：“臣既任经略，四方援军宜听臣调遣，乃鹤鸣径自发戍，不令臣知。七月中，臣咨部问调军之数，经今两月，置不答。臣有经略名，无其实，辽左事惟枢臣与抚臣共为之。”鹤鸣益恨。至九月，化贞犹言虎墩兔兵四十万且至，请速济师。廷弼言：“抚臣恃西部，欲以不战为战计。西部与我，进不同进，彼入北道，我入南道，相距二百余里，敌分兵来应，亦须我自撑拒。臣未敢轻视敌人，谓可不战胜也。臣初议三方布置，必使兵马、器械、舟车、刍茭无一不备，而后克期齐举，进足战，退亦足以守。今临事中乱，虽枢臣主谋于中，抚臣决策于外，卜一举成功，而臣犹有万一不必然之虑也。”既而西部竟不至，化贞兵亦不敢进。
廷弼既与化贞隙，中朝右化贞者多诋廷弼。给事中杨道寅谓出、嘉栋不宜用。御史徐景濂极誉化贞，刺廷弼，诋之垣逍遥故乡，不称任使。御史苏琰则言廷弼宜驻广宁，不当远驻山海，因言登、莱水师无所用。廷弼怒，抗疏力诋三人。帝皆无所问。而帝于讲筵忽问：“卜年系叛族，何擢佥事？国缙数经论列，何起用？嘉栋立功赎罪，何在天津？”廷弼知左右谮之，抗疏辨，语颇愤激。
是时，廷弼主守，谓辽人不可用，西部不可恃，永芳不可信，广宁多间谍可虞。化贞一切反之，绝口不言守，谓我一渡河，河东人必内应，且腾书中朝，言仲秋之月，可高枕而听捷音。识者知其必偾事，以疆场事重，无敢言其短者。
至十月，冰合，广宁人谓大清兵必渡河，纷然思窜。化贞乃与震孺计，分兵守镇武、西平、闾阳、镇宁诸城堡，而以大军守广宁。鹤鸣亦以广宁可虑，请敕廷弼出关。廷弼上言：“枢臣第知经略一出，足镇人心；不知徒手之经略一出，其动摇人心更甚。且臣驻广宁，化贞驻何地？鹤鸣责经、抚协心同力，而枢臣与经臣独不当协心同力乎？为今日计，惟枢部俯同于臣，臣始得为陛下任东方事也。”其言甚切至，鹤鸣益不悦。廷弼乃复出关，至右屯，议以重兵内护广宁，外扼镇武、闾阳，乃令刘渠以二万人守镇武，祁秉忠以万人守闾阳。又令罗一贯以三千人守西平。复申令曰：“敌来，越镇武一步者，文武将吏诛无赦。敌至广宁而镇武、闾阳不夹攻，掠右屯饷道而三路不救援者，亦如之。”部署甫定，化贞又信谍者言，遽发兵袭海州，旋亦引退。廷弼乃上言：“抚臣之进，及今而五矣。八、九月间屡进屡止，犹未有疏请也。若十月二十五日之役，则拜疏辄行者也，臣疾趋出关，而抚臣归矣。西平之会，相与协心议守，掎角设营，而进兵之书又以晦日至矣。抚臣以十一月二日赴镇武，臣即以次日赴杜家屯，比至中途，而军马又遣还矣。初五日，抚臣又欲以轻兵袭牛庄，夺马圈守之，为明年进兵门户。时马圈无一敌兵，即得牛庄，我不能守，敌何损，我何益？会将吏力持不可，抚臣亦怏怏回矣。兵屡进屡退，敌已窥尽伎俩，而臣之虚名亦以轻出而损。愿陛下明谕抚臣，慎重举止，毋为敌人所笑。”化贞见疏不悦，驰奏辨。且曰：“愿请兵六万，一举荡平。臣不敢贪天功，但厚赉从征将士，辽民赐复十年，海内得免加派，臣愿足矣。即有不称，亦必杀伤相当，敌不复振，保不为河西忧。”因请便宜行事。