后金兵前赴后继，死战不退，尚可义向张善羽发急报，南门危急，张善羽亲自率领副将、孔参将和三千士兵飞驰南门，张善羽一枪挑死一爬上城墙的金兵录，喝：“张善羽在此，何人敢陷此门！”后金兵稍却，积尸甚众，众将蜂拥而上，爬上城墙的金兵都被挑死扔下城墙，城下积尸，几与城。

战斗结束后，张善羽一面拯救受伤的士兵，一面使人飞向孙承宗报捷，孙承宗接到大捷的消息后大喜，又命人又向朝廷报捷。

金兵从清晨一直攻打到夜，几乎陷城，最后天已晚，努尔哈赤下令退军，明日再战。

第三日，后金兵步骑无数，推楯车，用云梯，万矢齐发，四门攻城。明军用矢石、火枪合大炮还击，后金兵死伤累累，努尔哈赤见分兵难以陷城，于是又集中兵力攻打南门。

南门是尚可喜、尚可义两兄弟镇守，他们二人与金兵有不共天之仇，尚可喜、尚可义两兄弟的父母就是为金兵所杀，二人奋力守城，杀敌过百，后金兵着炮火，用楯车攻城，甚至冒着严寒，用斧凿城。尚可义、尚可喜两兄弟命令士兵用礌石、火药投之，杀敌甚重。

第五日，努尔哈赤又兴兵攻城，但已经是弩之末，东江军弹药充足，在城墙上不断发大炮，金兵攻城机械损失殆尽，努尔哈赤无计可施，八旗兵后撤，退回金州。

第二日，努尔哈赤释放被掳汉人，城劝降，都督张善羽皆斩之，留一人回去复命，努尔哈赤大怒，集结士兵，准备次日攻城。

至此，南关大战结束，后金方面损失士兵一万八千，攻城工皆被焚毁，一旗长官毙命，二甲喇俱陨；东江军方面，损失士兵七千，其中努尔哈赤重攻的南门尚家两兄弟的队均损失殆尽，主将重伤；其他各门，俱有损失，东门刘綎只剩下一千五百士兵，刘綎轻伤，刘招孙不幸中矢而亡；西门喻成名、张盘的队损失最轻，余下二千五百士兵，二将均未受伤；北门耿仲明、耿忠两兄弟的队也损失较轻；张善羽的预备队，却损失惨重，三千士兵只剩下千余人。

但南关这场大战，还是以东江军的胜利努尔哈赤的失败而告终。

努尔哈赤在辽南遭到重大挫折，不久后退金州，将都城从辽北迁到沈，南关大战后，努尔哈赤在辽南的攻势瓦解，张善羽率领东江军占领辽南广大地区，以长生岛、大小长山岛为后勤基地，以海为路，以旅顺为中转站，占领了金州、复州、盖州等州郡。后金兵退守海州，张善羽留总兵刘綎、副将喻成名以重兵守盖州，以师守兔儿岛、连云港和辽河等地，努尔哈赤与众贝勒迁都沈，不敢与之争锋，辽南广大领土，为东江军收复。

在城上，当众宣布：官兵有杀敌不畏艰险者，赏银一锭，奖励勇敢退敌者。于是，东江军士气大增。

第四日，后金兵倾巢动，全力攻南关堡，东江军不断发大炮，金兵死伤惨重，士兵逡巡不敢，军官持刀驱赶士兵，至城下而返，张善羽取弓酋，中一固山，二甲喇（固山是统帅后金一旗兵力的人，五个甲喇组成一个固山），努尔哈赤被迫停止攻，退回大营。