大英明汗努尔哈赤与众贝勒得知明经略杨镐已于十一日在辽阳誓师。杜松将军从抚顺路进军的消息亦被其探到，所以，在明军誓师后的第四天，即二月十五日，就派出一万五千步兵前往界藩山(今辽宁省抚顺西北铁背山上)，名为筑城，实际是设伏防守，另有四百骑兵出没、游击于界藩山周围，时而入于山谷，时而出现在密林之中[13]。
当杜松过河军士正在夜幕中背水受寒时，努尔哈赤的伏兵发起了冲击，浑河以东胡笳大作，自山谷间万余火炬，骤然出现，喊杀之声震撼山谷，一彪军向河岸冲来。这时，杜将军才如酣梦方醒，知道已经是背水陷伏，处于险地，若不当机立断，将背水而战，难于脱身。于是，身经百战的杜将军，便急中生智，下令全军集结迎战，他亲自率领内丁和渡河军卒及朝鲜李朝的近百名铳手，主动向后金军冲杀过去。
后金伏兵首战杜松的是大将哈都。两军相遇，杀声震天。杜松虽然年老，但英勇不减当年，他奋力厮杀，勇气倍增。他时而轮动手中的长枪，时而抽出腰间大刀，使后金军纷纷败阵。当杜将军杀出重围的时候，恰巧遇见了哈都，两人大战数合，哈都败阵而走，杜松紧追于后，直至界藩山下。杜松终究是个老将，他紧紧地把握战机，下令军卒结阵不散，发挥仅有的火器威力，致使哈都军伤亡甚重。杜松乘机向吉林崖冲击，奋力争夺山头。与此同时，后金军的另一部分围攻明军右营刘遇节军[14]。
由于杜松率先冲阵、勇猛厮杀，全军士气很旺。哈都难于招架，不得不暂时后退。杜松部下的士卒，误认为胜局已定，目无军纪，不听号令，各自争功，无意力战，敌兵一人倒下，竟有十数个人下马争割首级，致使全军的战斗力大减[15]。
在这关键时刻，杜松率领亲兵和朝鲜李朝的火铳手冲到吉林崖下，向吉林崖上冲击。这时，哈都又率部重新围攻上来，在争夺吉林崖中，朝鲜的火铳手多数阵亡，明军阵亡数千，战斗力进一步减弱了。这时，后继兵右翼营游击刘遇节，总兵官坐营中军王捷等败阵脱逃，使杜松军更孤立了[16]。未能渡河的明军移营于萨尔浒山上。正在两军都处在极其紧张的时刻，大英明汗努尔哈赤命令大贝勒代善前来增援。
杜松军二月二十九日，从抚顺启程的时候，火把、车队，浩浩dàngdàng，早为后金的哨探及时发觉了，消息很快地报告给众贝勒、大臣。三月一日清晨，众贝勒、一等大臣都集中在努尔哈赤的大衙门，将栋鄂路刘綎军，抚顺路杜松军前来的消息作了报告。栋鄂路的消息先于抚顺路到达。努尔哈赤依据情况作出断定，明军使我先见南路的兵，是诱我南去，而大军将从西路来攻。南路我有兵把守，今天应当集中城中的兵迎战西路[17]。努尔哈赤采取集中优势兵力，个个击破的战术，充分发挥了八旗兵高度机动性的作战能力，迎战明兵。这是萨尔浒大战前夕，努尔哈赤的重大决策。
抚顺路明军在二十九日晚上出发，道路通顺，军行无阻，本可以比其他各路先到，而杜松又争功心切，轻敌倨傲，日驰百里，疾趋而至，此正中了努尔哈赤的战略意图。栋鄂路的消息虽然先到了，但努尔哈赤与众贝勒的心里明白，此路山险林密，设有三道大路障[18]，刘綎与朝鲜李朝合军在二十八日才过牛毛岭(今牛毛大山，在桓仁县西)，距离赫图阿拉还有一百二十里，间有伏兵骚扰，二、三日内难于到达，是很显然的。明军虽然四路围攻，实际上，杜松一路为进军主力。杜松是明军中有名的将领，努尔哈赤素畏杜总兵，口称“太师”[19]。因此，努尔哈赤能在qiáng敌四面临境时，作出果断决策，这是他客观分析，正确判断的结果。
攻战方向决定后，努尔哈赤命令大贝勒代善率领众贝勒、大臣和城中兵西征。代善立刻整顿兵马，向西进发。尽管清河路李如栢军也启程前来，大贝勒深知那里也设有伏兵阻击，一日难于到达，所以，暂时置之不顾，径直率兵猛进，经扎喀关、向铁背山(今抚顺西北，近界藩城)、界藩城进军。当大贝勒代善、二贝勒阿敏、三贝勒莽古尔泰、四贝勒皇太极到达战地时，杜将军正在率兵争夺吉林崖界藩山城，欲控制制高点，战斗激烈，明兵死伤惨重，朝鲜李朝的百余名铳手几乎全部战死了。杜将军处于欲攻而不能得，想退又不可能的境地。四大贝勒商定先攻吉林崖，立刻派一千兵登山，协助山上守军向下冲击。又派右翼四旗兵配合山上兵夹攻杜松军，以左翼四旗兵监视萨尔浒军大营。正当部阵的关键时刻，大英明汗努尔哈赤率领后继军队赶到。努尔哈赤认为，众贝勒的用兵，不能一战动摇明军根本，乱其军心。决定改变攻击方向，令右翼二旗兵增援左翼四旗兵，先破萨尔浒大营，他断言说：此兵一败，界藩的兵自然丧胆。令右翼两白旗监视界藩山杜松所部，待吉林山上兵下冲的时候，协助夹击。努尔哈赤在这关键时刻，作出有决定意义的判断，加速了西部战场的作战进程，为全局的胜利争得了宝贵的时间。这时，努尔哈赤亲率不少于六旗的jīng锐士兵，约四万五千多人，而明军萨尔浒大营仅有一万五千左右的兵，集中二倍以上的优势兵力进行围攻[20]。加上八旗战士熟知地形，所以，接战不多时，萨尔浒大营明兵便土崩瓦解，溃不成军，纷纷逃窜了[21]。
杜松所率领的军队，虽然暂时在吉林崖下获得了喘息机会，但由于失去老营，军心动摇[22]。当萨尔浒大营一溃，吉林崖上八旗士卒下冲的时候，两白旗军又从山后压下来，杜松军立即被八旗士卒团团围住。杜将军再次抡动长枪迎战，天时已经是正午了。众贝勒已经发现难于抵挡的是杜松将军。于是，命令各旗士兵放弃杜军余部，向杜将军合围，重重围困，势如铁桶一般。杜松得知萨尔浒大营兵已经溃散，待援无望，便欲率军奋力杀出重围。然而，八旗兵已经集中全部兵力，团团围住，两军自午时一直杀到酉时，杜松率领少数亲兵砍杀数里，到达坎钦山(今抚顺营盘西)仍不得脱身。最后，他已经jīng疲力竭，又突然面中一矢，落马而死[23]。跟随的士兵，有的幸而得脱，有的投崖而死，还有的隐蔽在山石间或伏匿于死尸下，只有少数人投降。
杜松所部两万五千多人，其中有一万多人战死在疆场。副手王宣、赵梦麟等主要将领都阵亡了。逃回来的主要是萨尔浒大营和右翼营游击刘遇节所部的士兵。连总兵官的令箭也落入了八旗兵的手中。作战双方都损失惨重，疆场上的尸体、兵器漫山遍野，鲜血染红了浑河岸边的战场，染红了塞北白茫茫的雪原。
杜松将军所率领的抚顺路军，虽然名为两万五千多人，实际能战的只有近万人左右，而其中骨gān力量是家丁，其余大部分兵卒都懦怯不堪[24]。据战后统计，抚顺路逃兵多达一万四千多人。由此可知，明朝封建统治阶级的腐朽，导致军无斗志已经达到了何种状况。
开原、铁岭路军，最初由经略杨镐等确定，从三岔口(今铁岭东南三岔子)出边。三月初二日必须赶到二道关与杜松军会师，再向后金都城赫图阿拉前进。总兵官马林对于出边的地点很有意见，坚持要从靖安堡(今辽宁省开原县东“尚阳堡”)出边。他舍近求远，绕北而行，这是马林退缩不前的表现。当时，开原兵备道佥事潘宗颜向经略杨镐建议说，他深知马林的为人，如以马林任开、铁路军主帅很不妥当，还表示他与庸懦无能的马林难于共事。要求经略更换开、铁路军主帅，应以马林为副手，作为后援。并严肃地指明了后果，即若不更易主帅，不但误了军机大事，我等也将自身难保[25]。对于这样一个十分严肃的间题，经略杨镐竟置之不理。