兵部召他面试，袁崇焕对山海关的军事布防对答如流，自信满满地承诺若给予资源，他一人即可守关。基于此，他被任命为兵部职方司主事，并很快晋升为山东按察司佥事、山海监军，肩负起招募两广精兵的任务，以增强边防力量。
赴任途中，袁崇焕特地访问了因辽事受牵连的熊廷弼，汲取经验。在山海关任职，他迅速投入工作，不仅在夜间穿越荆棘虎豹之地，深入前屯卫安置流离失所的辽民，展现非凡胆识，还与辽东经略王在晋围绕战略要点发生争执。袁崇焕主张以宁远为支点，而非王在晋的重关战略，这一立场得到了内阁首辅叶向高和后来的督师孙承宗的支持。孙承宗亲自巡视山海关，对袁崇焕的能力给予了高度评价，并调整了辽东的防御策略，将宁远作为关键据点，袁崇焕因此获得了更多职责，包括修建营房和安置辽民。
在宁远的建设中，袁崇焕与满桂、祖大寿等共同规划，使得宁远城迅速成为军事和经济中心，吸引了大量人口和物资。天启三年，孙承宗采纳了袁崇焕的建议，确定宁远的战略地位，袁崇焕也亲自驻守此地，与满桂合作，加强了城防。次年，袁崇焕专管宁前兵备，负责多项军事和民政事务，包括筑城、屯田、马政等，成为关宁锦防线的关键人物，其职务也不断晋升。
然而，在天启四年，袁崇焕得知父亲去世的消息，按传统应回家守孝，但在国家危难之际，他被要求夺情起复，即中断守孝返回岗位。尽管袁崇焕请求按礼制完成守孝，甚至请求休假，但均未获准，最终在十一月返回任上，继续为保卫边疆贡献力量。这段时期，袁崇焕的忠诚与才干得到了充分展示，成为了明朝东北边防中不可或缺的支柱。
三、一战成名
天启六年的宁远之战，是袁崇焕军事生涯中的转折点，也是明军在对抗后金过程中的一次重大胜利。努尔哈赤亲率大军逼近辽西，意欲一举摧毁明朝在该地区的防御体系。面对强敌，袁崇焕临危不乱，迅速组织防御，他调动满桂、祖大寿等将领，精心布置城防，尤其倚重红夷大炮的威力，实施坚壁清野，清除城外可能为敌军利用的一切物资。
袁崇焕严明军纪，对临阵脱逃者施以严惩，以此鼓舞士气，确保全军上下同仇敌忾。他甚至亲笔刺血书写誓词，以牛羊自比，表达与