年进京述职，时任御史的侯恂举荐，升任兵部职方司主事。
曾经单骑出关考察局势，上书称，予我军马钱谷，我一人足守山海关。
当时朝廷众臣皆称赞其勇于任事，因此又超擢为后备佥事，户部拨银两千两，先帝又拨内帑二十万两，许袁崇焕招募兵卒，协守山海关。
袁崇焕至辽东，归经略王在晋节制，颇得倚重。王在晋奏请提名袁崇焕为宁前兵备佥事。后因防务安排，与王在晋不合，超级奏请原首辅叶向高，后经左光斗提议，大学士孙承宗以阁臣掌兵部事，巡视辽东。
当时建奴攻破广宁卫后，强迫锦州、义州百姓东迁。义州有一部约十万众占领了十三山后求援。
袁崇焕要求派五千人镇守宁远，并派大军营救十三山。
孙阁老与蓟辽总督王象乾商议后认为兵无战力而不可救之，因此袁崇焕与王象乾、王在晋龌蹉更甚。
及至天启三年九月，孙阁老决意坚守宁远，乃命袁崇焕为主，满桂副之。其年袁崇焕父丧，请丁忧，而朝廷夺情留任。
天启六年，守住了宁远，却失了觉华鸟，岛上万余民众遭建奴屠戮一空。
然过不掩其功，袁崇焕仍升任辽东巡抚，加兵部右侍郎。