吳三桂對於自己的進攻計畫是信心滿滿的，他自松山之戰後，處處模仿劉鈞的楚軍。他打聽到楚軍有一個參謀部，有許多參謀贊畫軍官，在每次戰前，都要由這些參謀官們制定一個詳細的作戰計畫，詳細到每一步的進退，甚至他們還會有一個備用計畫，隨時可以彌補替換。
吳三桂也在自己的軍中成立了一個參謀部，提拔了一群年輕的軍官為參謀。因為自己的許多軍官都是遼西子弟，有文化的並不多，吳三桂便從寧錦等地搜羅了許多秀才、舉人入自己的軍營，給他們授予贊畫官名，讓他們協助參謀們制定計畫，繪製地圖等。
這次的義州攻城戰，吳三桂的參謀部也拿出了一個詳細的作戰計畫，這個計畫相當的完整和詳細。整個計畫的重點就是十二萬大軍中的兩萬，分駐在義州外圍四面的十多個城堡之中，負責攔截預警增援清軍，同時也負責城破之後清軍逃跑的攔截。
剩下的十萬大軍，則有一萬駐於大凌河北面，負責攔截大凌河，不讓清軍突圍渡河。
剩下的九萬，東西兩面各布置兩萬人馬，等正式攻城後，兩邊發起佯攻，吸引清軍注意力。而真正的主攻方向是在南城，那裡將集中五萬兵馬，是寧錦兩鎮兵馬組成。吳三桂的寧遠火炮集中一起，猛攻南城的東側角，待攻破城牆後，由祖大壽的錦州重步兵打頭，奪取破口，寧遠火銃手在後掩護。
這是一個詳細的計畫。
太陽已經升起，一輪紅日當空，猶如染了鮮血。
戰鼓聲聲，旗幟揮揚，一支支部隊正按吳三桂的作戰計畫到達指定位置。
「嗚嗚嗚嗚！」
進攻的號令響起，龐大的明軍戰鬥群開始按著各自的目標發起進攻。
三十里外，一支騎軍正在急速向義州趕來，這支騎軍大約五千人，穿著明軍的軍服鎧甲，打著明軍的紅旗。
他們沿著大凌河北上，急馳而來。有巡哨的明軍試圖詢問這支騎兵的身份，得到的答覆是洪總督和孫總督派來增援義州的騎兵，他們還告訴詢問的明軍，洪孫二位總督正率大部向義州趕來。
義州城東南角，城外三百步，一處高坡上，吳三桂的寧遠炮火陣地設在此處，各類火炮數百門，上千的炮兵正在緊張的忙碌著，作著炮擊前的最後準備。在這個火炮陣地邊上，是三千名步兵做為陣地守衛，另外還有三千名騎兵在兩翼待命，隨時準備攔截有可能出現的敵軍。
「準備開炮！」
炮兵營參將高聲喝令，各炮的炮長們紛紛應聲高喊，「準備完畢！」
第一門火炮開始轟響，九磅長炮炮膛噴出火焰，九磅重實心炮彈呼嘯著飛向義州城牆。這門炮彈正中義州城牆，砸下一片磚屑。
第一發炮彈轟出之後，各炮的炮長也紛紛下達開炮的命令，無數的炮彈出膛，呼嘯的砸向義州城牆。
在義州城頭上，清軍也發現了明軍的炮兵陣地。他們迅速向上稟報，清軍指揮官很快下令，調來了數門大炮，對著明軍炮陣轟擊。
一枚十斤重的大鐵球呼嘯著砸向明軍炮陣，不過這枚炮彈卻射的太高了，在炮陣上空呼嘯著飛過，落入炮陣一百多步的後面，誤打誤中的砸到了幾名步兵。
城頭上的火炮接著又發出幾炮，可不是打高了就是打偏了，沒有一枚射中明軍。
吳三桂也遠遠的看到了城上的炮火反擊，哈哈大笑道，「紅夷大炮又不是投石車，其長於攻城而拙於守城。韃子的紅夷炮起碼有五百步遠的射程，我們的炮陣在城下不到三百步遠，韃子的紅夷炮架在城上，反而很難打中我們，哈哈哈。他們只能光挨打，卻還不了手！」
「傳令，臼炮減裝葯，瞄準城頭上打，先把韃子的這些炮給幹掉。」吳三桂高興的喊道。
紅夷炮的彈道平直，射程較遠，架在城頭上，用來守城並不適合。如果瞄著遠處的兵馬打，還是有些威力的，比如攻城之時，攻城的一方一般都會在遠處集結兵馬，這個時候用紅夷炮轟擊，就能破壞集結，打散陣形。
但像吳三桂仗著兵多炮強，把炮陣布置到城下三百步左右，清軍的紅夷反而無用武之力了。
吳三桂炮陣中的加農炮也同樣彈道平直，一樣打不到城頭上去，可抵近了直接轟擊城牆，卻是沒有半點問題。
不過對付城頭的清軍火炮，吳三桂還有利器，自湖北楚軍中購來的臼炮，正是專門對付城頭的。這些口徑巨大的臼炮，其實就相當於用火藥發射石彈的拋石機，比起傳統的木質拋石機，這些臼炮，更輕便，運輸機動容易。而且他們的威力更大，能拋射極重的石彈，扔到更遠的地方。
攻城之時，用來對付城頭上的守軍或者砸擊城中的房屋士兵，也是相當犀利。
十幾門臼炮集中向城頭轟擊，城頭上的清軍發現了呼嘯而來的石彈。
「快散開！」一名清軍分得拔什庫高聲大喊，一群炮手連忙四散跑開。兩枚石彈從天而降。
吳三桂從千里鏡中看到這十幾枚石彈最後只有兩枚轟中城頭上，其中一枚石彈正中一個炮架，炮架散開，幾千斤重的炮管滾落，一名倒霉的清軍被炮管砸中，當場慘死，炮管滾動的時候，又壓到了一名清軍的腳，輾成了肉醬。
「打的好，給那個炮組的炮手每人賞銀五十塊，炮長賞銀一百塊！」
在南城樓上，濟爾哈朗那隻斷臂還綁著紗布。他用僅剩的那隻手舉著千里鏡，把千里鏡對準著明軍的炮陣。
那次松山之戰，濟爾哈朗在兵敗撤退之時，被一個寧遠騎兵的手銃短距離命中，摔落馬下，雖得鎧甲護住，結果卻還是落了馬，被吳三桂追上來一刀砍掉他一條手臂，若不是他的親兵拚死相救，當日他就死在松山城外了。
現在想來，濟爾哈朗還是咬牙切齒憤恨難平。
「吳三桂，又是吳三桂。」
「明軍的炮火很兇猛，我們必須得摧毀他們的炮陣，要不然城牆撐不了多久了。」多鐸站在一邊道。
「可城外明軍如此重多，我們出城，也靠近不了炮陣。」
明軍的火炮還在繼續轟擊，吳三桂命令炮火盡量集中一點。但與此同時，他並沒有隻等待著炮兵轟開城牆，東西兩面也還在繼續進攻，他們只有少量火炮，但卻依靠著盾車、雲梯，向著城頭用傳統的攻城方式展開攻擊。
而在重點進攻的南面，寧錦兩鎮的兵馬也在猛烈的向著城頭髮起進攻，在盾車的摭護下，寧錦兩鎮兵馬舉著盾牌，提著腰刀，奮力向城下衝去，一架架的雲梯抬到城下，開始架設起來。
「沖，沖，沖，衝上去。」
「第一個攻上城頭者，賞銀元一萬塊！」
軍官們高喊著重重的賞額，一萬塊的重賞，刺激的進攻的明軍士兵們雙眼發紅，一路高喊著沖啊殺啊的猛衝。
在他們的後方，吳三桂正跟他的舅父兼姑父祖大壽說話。
「向來只有韃子壓著我們打，攻我們的城池，殺我們的將士。今天，我們遼西將士，也終於揚眉吐氣，殺回來了。」
攻城已經開始半個多時辰，十萬明軍三面攻城，炮兵陣地也向著城東南傾泄了數千發炮彈。
強烈的炮聲如雷一般的來回震蕩，灰色陰沉的天空，被炮火照亮，義州城上下到處都瀰漫著大團的黑色煙霧。
城上的清軍不斷的向城下放箭，甚至濟爾哈朗和多鐸等人還調集許多弓手排著密集的方陣站在城中城牆後，以四十五度角向城外仰射箭雨。
城池前的幾十步內，完全就是死亡地帶，無數的明軍衝過來，可更多的箭雨自天空落下。密密麻麻的箭雨如蝗蟲，似暴雨，好似永無停歇。
哪怕有盾車有盾牌，有鐵甲綿甲，可在這種密集的箭雨下，也依然有無數的明軍士兵不時的倒在進攻的路上。
炮兵陣地的炮群也在持續發威，向城東南端的城牆盡情的拋灑著炮彈。城東南端的那段城牆，外面的包磚已經被砸落無數，早露出了裡面的夯土層。甚至許多夯土，也都被砸落無數。
十幾門臼炮則不斷把石彈拋射上城頭，把那些城上的敵樓摧毀，敵樓里的弓箭手們往往跟隨著敵樓被一起砸的灰飛煙滅。
炮群努力的轟擊著城牆，幾乎每兩三分鐘就轟擊一發。
寧遠鎮的炮群讓人生畏，進攻的寧錦士兵們在這連綿的炮聲中，膽氣更壯，士氣激昂。這些炮聲就如同是激昂的戰鼓，是戰歌，催升著他們的戰意。而對守城的清軍來說，這一發發的炮聲，卻在不停的打壓著他們的士氣，讓他們的軍心士氣一點點的衰弱。
南城頭上，濟爾哈朗的臉色蒼白，他心都在顫抖，他無法明白，明清兩軍的戰力怎麼轉眼間就完全倒轉了過來。什麼時候，懦弱的明軍，居然也能壓著他們打了。
他更不明白，軍中火炮的使用也不是一天兩天了，清軍自己也有紅夷大炮，可為什麼寧遠軍的炮兵如此強大，運用的如此厲害。
「我終於明白孔有德那些漢軍為何一直畏戰不前，不敢與遼南明軍交