在孙承宗的建议下罢免了王在晋的辽东经略之职。
天启二年（1622年）八月，孙承宗于是自请为督师，还让蓟、辽等原来的将领监管各处，见机行事时不必受到其他
的限制。
孙承宗用阎鸣泰为辽东巡抚，又用鹿善继、王则古为赞画，并请求从国库带走八十万钱。
皇帝朱由校同意后，亲自将孙承宗送出宫门，并赐给孙承宗尚方宝剑、坐蟒等，内阁大臣将孙承宗直送到崇文门外。
孙承宗上任后，让江应诏制定军事编制，让袁崇焕建造营房，李秉诚训练火器装备，鹿善继、王则古处理军需物资，沈棨、杜应芳维修甲仗，孙元化修筑炮台，宋献、程仑购买军马，万有孚采伐树木，祖大寿辅助金冠守觉华岛，陈谏助赵率教守前屯，鲁之甲拯救难民，杨应乾招募辽编制成军队。
孙承宗发现先前关上的士兵没有纪律，而且有大量的不符合条件的冒领军饷，于是孙承宗阅兵后，将河南、真定等地不符合条件的士兵全部遣回。将鲁之甲所拯救出的难民征召七千出来去驻守前屯，杨应乾招募的辽军队去镇守宁远，请求朝鲜声援辽东，又犒赏东江镇的毛文龙，让他四面防卫。并传令给沈有容进据广鹿岛。
而后江应诏被弹劾，孙承宗请求让马世龙代替，并让尤世禄、王世钦为南北帅，听马世龙调遣。
朱由校听从孙承宗的建议并赐给马世龙尚方宝剑。
登莱巡抚袁可立与孙承宗同为天启二年殿试同考官，共同主辽期间满蜷伏。
孙承宗将辽海防务委之于袁可立，十分倚重。他说道：“读后先大疏，皎皎揭
月，行中天而底里
彻，殊令可味，可展布四体，仰酬国恩。”
皇帝朱由校喜欢视察边关，经常派东厂的到关门，然后将边关的事
上报给朝廷。
魏忠贤掌权后派遣自己的党羽刘朝、胡良辅、纪用等四十五带着数万武器装备来到关门，供给边关军队，又用白金十万，蟒、麒麟、狮子、虎、豹等银币赏赐将士，赐给孙承宗蟒服、白金等，表面上是慰劳军队，实际上是窥探军。
孙承宗出关巡视宁远，听到这个消息立刻上书给朱由校，说不能让宦官监军，但朱由校却回复说这没什么。
使者到边关后，孙承宗只用茶水招待。
天启三年（1623年）孙承宗推荐阎鸣泰当辽东巡抚以后，认为他没有实际才能，所以军事上的事很多都不跟他商议，阎鸣泰因此感到不高兴，朝廷议论后，将阎鸣泰罢免，用张凤翼接替，但张凤翼胆小，又主张退守山海关。
孙承宗对此感到不高兴，出关巡视宁远，召集众将开会，多数将领都想退守山海关，马世龙建议守中后所，袁崇焕等主张守宁远。孙承宗采用袁崇焕的主张，于是让祖大寿修建防御工事，令袁崇焕、满桂驻守宁远。
孙承宗担心自己的权利受到限制，上书朱由校说督师和总督不能同时设立，请求将自己罢免。
朱由校于是终止总督的推选，令辽东巡抚移驻宁远。
张凤翼觉得这是置自己于死地，与万有孚等诋毁马世龙。
没过多久，万有孚被蓟州巡抚岳和声弹劾，张凤翼于是称马世龙和袁崇焕陷害，捏造谎话欺瞒朝廷，试图阻挠出关的计划。
给事中解学龙也大力陈说马世龙的罪过，孙承宗非常生气，上书给朱由校说边关的防守策略，说宁远、觉华不能放弃，并为马世龙辩解，又揭发万有孚与张凤翼等勾结的罪状。
天启四年（1624年），宁远城修复的差不多了，关外的守备器械也已建造完毕，孙承宗上书朱由校请求发军饷二十四万，这样就可以大举进攻了，但兵部和工部却横加阻挠，向朱由校进谗不能给钱，孙承宗上书催促无果，孙承宗大军因此没有出征。
孙承宗坐镇辽东，与天津巡抚李邦华、登莱巡抚袁可立遥相呼应，“关门息警，中朝宴然，不复以边事为虑矣。”
在这样相对安定的大背景下，按照战功来衡量，似乎孙承宗有些碌碌无为。
兵部尚书王永光对孙承宗积极防御的一番作为作过很中肯的评价：“兵家有云，善战者，无赫赫之功！”孙阁老之所以打的都是小仗，是因为建
知道他能打仗，再加上登莱两军镇袁军门的水军牵制，后金不肯贸然来碰他的霉
，所以两年下来，孙阁老和袁军门一直没有发动大战役的机会，而发动战略总反攻把后金赶出去的机会又不成熟。但反过来说，孙阁老在无形中为朝廷省下了许多军费，确保了山海关安然无恙，使大明朝廷有了更多的机会养
蓄锐，充分显示了天朝的不战之威。”
首辅孔贞运评价孙承宗：“公久历海上，凡地形险易，军储盈缩，将吏能否，虏向背皆若烛照，故登莱终公（袁可立）之任销锋卧鼓。”
这也从另一方面肯定了孙承宗和袁可立积极防御之功。
令惋惜的是，正当孙、袁二公积数年之力准备大有作为组织大反攻之时，阉党已
