。洪承畴请求增援，最终集结了八总兵，包括吴三桂、杨国柱等名将，总兵力达到十三万人。然而，正当明军试图解锦州之围时，内部决策出现了分歧。洪承畴主张稳扎稳打，步步为营，避免轻率决战。但兵部尚书陈新甲则主张速战速决，其立场最终影响了崇祯帝，迫使洪承畴改变了原先的策略。
同年七月，洪承畴在宁远誓师，率军六万先行，剩余兵力随后跟进。抵达松山后，明军与清军在石门遭遇，展开激烈交战，起初明军尚能抵挡。但不久，皇太极亲率大军赶到，形成了对明军的重重包围。在后续的决战中，明军遭受重创，洪承畴的战术未能扭转局势，最终导致了明军的大败。
从八月二十一日至二十六日，松山城内的明军陷入了绝境，洪承畴与未能突围的两名总兵王廷臣、曹变蛟，以及辽东巡抚丘民仰等被围困。这场战役不仅是明军的一次重大挫败，也标志着洪承畴军事生涯的转折点，预示了他未来的命运将与清廷紧密相连。
四、被俘降清
崇祯十五年（1642年）正月，洪承畴在松山城中组织了最后一次反击，试图突破清军的重重包围。然而，城内粮食已经耗尽，人心浮动，副将夏成德暗中与清军勾结，献城投降。二月十八日夜，清军按照约定发动夜袭，次日清晨，松山城宣告陷落。在城破之际，洪承畴被俘，一同被擒的还有祖大乐，而除了他们和夏成德之外，其余的明朝官员几乎全部就地处决。
洪承畴被俘后，起初表现出了极高的忠诚度，他绝食抗议，拒绝投降，对前来劝降的清廷官员怒骂不止。然而，皇太极并未放弃劝降的努力，派遣了深受信任的范文程前去探望。范文程在与洪承畴交谈时，敏锐地观察到洪承畴在谈话中对落在衣服上灰尘的擦拭，推测他或许并不愿意就此赴死。基于这一判断，皇太极对洪承畴的态度发生了转变，开始给予他优待，试图用恩宠来打动他。
在一次皇太极亲自出面的劝降过程中，他见洪承畴衣衫单薄，便脱下自己的貂裘披在洪承畴身上，这一举动深深触动了洪承畴的心。最终，在五月初五日，洪承畴在祖大寿等人的陪同下，正式向皇太极俯首称臣，完成了投降仪式。
然而，洪承畴的投降并未立即为外界所知。从松山逃出的士兵带回了他“殉国