天启十年十月三日，登州。
看到官军主力来到城下，叛军全都紧张了起来，耿仲明一面把所有火炮吊上城头严防死守，一面加派人手疏通航道，争取早日撤离。夜里，耿仲明伙同阔科王子登意图丢下部属，携带女眷金银细软逃跑，被部下截住，声称要么同死，要么同去。耿巧舌如簧，以自己及家眷留下换得阔科王子登渡海求援。
吴开先早知登州城防坚固，火炮众多，如果用人命硬抗，那实在是得不偿失。经过和朱大典等人商议后，他命令部队正对登州南门敌人火炮射程外扎下营寨，深挖长壕，挖掘地道，筑起土城架起大炮轰击，准备利用地道挖到登州城下爆破。杨御蕃等率部也在城北如此处理。杨国柱郑义则在城西，防止守敌逃串和外敌救援。
......
就在黄歹极派出阔科不久，他忽然意识到敌人的敌人就是自己的盟友，登莱叛军虽然弱小，但也有数万人马和百余大炮，岂有坐视自己盟友被大明消灭的道理！于是他立即召来范文程宁完我等人，商议下一步的对策。按照惯例，黄歹极先请幕僚们各抒己见。
范文程说道：“大汗，南朝劲旅尽在关宁和西南，用于防备我国和平定奢安之乱。奴才以为可以派出数万兵围攻宁远，或是打破长城再行入关袭扰京畿，如此调动南朝军队不敢轻举妄动。如此可以形成对登莱军的有效支援。”
宁完我说道：“范章京所言极是，奴才以为还可派出一支劲旅南下攻取旅顺。这是南朝在辽东大陆上的最后一处堡垒，如能拔除，使金复盖海四州汉民无法逃归，从而断绝其对故国的念想，又能对来归的登莱军进行接应；即使不能拔除，围攻之也可迫使旅顺明军回防，从而减轻登莱军的压力。”
黄歹极沉思一阵道：“我国与南朝连续两番大战，士马疲劳，钱粮匮乏，不宜再动大兵。故范先生的提议只好暂缓，宁先生攻取旅顺的提议用兵不多，对登莱军的支援作用更加明显，此计可速行。”
黄歹极于是当即下令岳托带领本部、乌真哈超部队一部和八旗护军一部共一万五千人南下，九月三十日，后金前哨五百余骑已到旅顺河北，占据马头、黄金两山，架设火炮，开始轰击旅顺的外围城墙。一连轰击了三天，到三日晚，后金兵展开全面攻城，将五尊红衣大炮推到城下，还有楯车、云梯无数，企图一举攻克。
旅顺总兵黄龙亲自指挥明军奋勇抵抗，城上明军以火炮轰击远处金兵，在城下的就投下火罐焚烧，或是用箭矢大石攻击，已经登城的就展开肉搏，用枪搠，用刀砍，甚至有的伤兵也拒绝后撤，他们佯装死尸瞅到机会就抱着金兵一起跃下城墙......后金不顾伤亡，轮班昼夜攻城，激战了两昼夜。此时明军火药箭矢已基本用尽，伤亡也达两千之众接近半数了。
十月三日晚，岳托下令对旅顺发起总攻击。黄龙深感形势已到了万分危急的地步，他找来部将谭应华道：“敌众我寡，今晚城池危在旦夕，你赶快送我的总兵印玺去山东，如果送不到就丢入海中，以免落到建虏手里。”谭应华走后，黄龙身披重铠，直接与冲进城的金兵展开巷战。后金兵越聚越多，把黄龙及部将李维鸾围在中间，有降金汉兵认得两人高呼其归顺，二人怒骂力战不屈而死，随后项祚临、樊化龙、张大禄、尚可义诸将都力战身死，四千守城官兵基本全数阵亡，数千家属民众又为后金捕获，旅顺终陷落于后金之手。
旅顺第三次陷落的消息传到北京，天启帝和内阁终于醒悟这是个攻不能威胁到敌人核心，守不足以自保，粮饷全依仗内地的鸡肋之地，经过讨论后，大明正式将东江撤镇的计划搬上了桌面。