接战良久，矢飞炮鸣，杀伤相当，未分胜负。皇太极先派阿济格率军进攻塔山，夺取了明军在笔架山的十二堆储粮。其时，明军粮食被抢夺，退路被截断，因为无粮秣，而气挫势穷。洪承畴担心明军步、骑兵被分割，将步骑数万之众，收缩在松山城内。
二十一日，洪承畴见形势严峻，召开会议，共谋对策。他对八总兵等诸将说：“当各敕厉本部，与之力斗。余身执桴鼓以从事，解围制胜，在此一举矣！”但是，诸将意见不一。洪承畴又对诸将说：“守亦死，不战亦死，若战或可幸万一，不肖决意孤注，明天望诸君悉力。”明军面临强敌，又缺乏粮食，多主张“回宁远就食”，以图再战。于是，洪承畴放弃解锦州之围的计划，决定分兵两路，半夜突围。
明史记载：当夜，明总兵王朴“怯甚”，尚未到约定突围时间，率领部众，已先逃遁，以致明军大乱。唐通、马科、吴三桂、白广恩、李辅明等，马步争驰，自相践踏，弓甲遍野，尸横满地。洪承畴等人突围未成，退守松山城。冲杀出去的明军，遭到截击，伤亡惨重。总兵吴三桂、王朴等逃入杏山；总兵马科、李辅明等奔入塔山。当吴三桂、王朴等沿海边逃跑时，清军迎头截击。数万明军，东有大海，后有追兵，盔甲遍野，溃不成军，“赴海死者，不可胜计”当时正赶上潮水大涨，全军尽没，只有200余人逃脱。后仅白广恩、曹变蛟、王廷臣败入松山，与洪承畴及其万余残卒，共守松山城。
二十四日，皇太极命设伏于高桥大路。逃入杏山城的吴三桂、王朴等，率残部逃出，向宁远奔遁，遭到清军追击，败奔至高桥。吴三桂、王朴恰中皇太极的预算——清军多铎等伏兵四起，阻截前路，追兵蹑后。吴三桂、王朴和众士卒，手足无措，伏兵合力进击，各路溃窜。吴三桂、王朴，仅以身免，逃回宁远。
松山激战，历时十天，明军大败，清军获胜，明军被杀六万人，损失马匹八千匹。另外数万人死在大海里，至此，十三万大军全军覆灭。
接着，皇太极大规模进兵松山，擒获洪总督及巡抚丘民仰、总兵王廷相、曹变蛟、祖大乐等。然后进行全城大搜杀，诛斩明巡抚丘民仰及总兵曹变蛟、王廷臣等官员百余人，最后，皇太极下令把洪承畴及祖大乐等送往沈阳，将松山城夷为平地。锦州祖大寿第二次降清。
至此，清廷势力直达山海关附近。
李来亨长叹一声，大明江山，即使我们不再进攻，也将被满清攻下了。
李自成先前觉得有趣，可后来越听越心惊，他没有想到满清的战力有这么强，更没想到满清的战略战术有这么精妙。但是又想，明军腐败，贪生怕死，所以有此大败。