巡撫王化貞還矇在鼓裡。二十二日晨，他剛起牀，正閱讀軍書，外面發生的情況他一點也不知道。突然，參將江朝棟未經允許，擅自闖入他的臥室。王化貞大怒，厲聲呵斥。江朝棟顧不得禮儀，急上前拉住王化貞，大呼：“情況非常危險，快走！快走！”王化貞頓時嚇得不知所措。江朝棟挾起他就往外走，徑直奔馬廄牽馬，但馬已被叛兵竊去，幸虧還有忠於他的將領送來七匹馬，江朝棟把他扶上馬，二名家人徒步跟隨，還有行李四箱，用二峰駱駝馱着，匆匆朝城門趕去。
城門已被叛兵把持，上前阻止王化貞逃跑，喊道：“你不能走！”說着，動手奪了一峰駱駝。王化貞說：“此皆往來書札，並無其他東西。”叛兵打開箱子，確無財寶，於是毆打王化貞和他的從人。正打得不可開交，江朝棟率數十人趕到，揮刀亂砍，把亂兵驅散，保護王化貞出城，遂棄廣寧不守，踉蹌西奔。遼東巡按方震儒還在城內，尚未起牀，等他聽說王化貞已逃，也慌慌張張單騎西逃。
王化貞一行，逃經大淩河，正遇上熊廷弼，原來熊廷弼聽到西平、沙嶺慘敗的緊急報告，忙引五千兵馬，離右屯入援，駐閭陽驛。監軍許慎言曾力勸救廣寧，計擒叛將。僉事韓初命反對此議，力阻去廣寧。熊廷弼竟率衆退還，行至大淩河，才巧遇王化貞。他一見熊廷弼，不禁哭了起來。廷弼冷笑一聲：“六萬軍一舉蕩平遼陽，現在怎麼樣？”化貞羞愧不能答，略停了一會兒，提出如何守衛寧遠及前屯。廷弼沒好氣地說：“哼！都晚了。你如不受騙出戰，不撤廣寧兵去鎮武，當無今日之敗！此時，正是兵潰之際，誰還肯爲你固守？唯一的辦法，就是保護百萬生命入關，不被敵人擄去，也就夠了。”
他把自己所率五千人交給王化貞指揮，負責殿後，他與韓初命等引領百姓進關。在撤退過程中，熊廷弼下令堅壁清野，盡焚明軍與地方官府的倉儲物資與設施。
兵民陸續至山海關，守關將吏唯恐有後金奸細混入，閉關不納者三日。二十六日，熊廷弼抵關，說明情況後，纔將他們放入關。接着，王化貞、高出、胡嘉棟等也先後進關。唯有兵備道參政高邦佐獨自赴松山，長嘆：“不能存廣寧，何顏入關！”他決心以身報國，自縊而死。
王化貞逃跑後，孫得功和他的同夥千總郎紹貞、陸國志、守備黃進等把守城門，控制了廣寧城。二十三日，孫得功派七人前往努爾哈赤駐地西平，迎請後金兵進城。努爾哈赤賞給來人銀兩與信牌。
二十四日，努爾哈赤率軍開赴廣寧。孫得功與黃進等率士民出城東三裡望城崗，他們打着旗，撐着傘蓋，擡龍亭，備轎子，吹奏鼓樂，迎接後金兵進城。努爾哈赤先令八旗諸貝勒與李永芳同至廣寧，紮營教場，使人搜城畢，他才放心地騎馬進城，至明巡撫衙門下馬，將此地徵作爲他的臨時行宮。後金兵不戰而得廣寧，距王化貞逃走時間僅隔兩日。
後金佔領廣寧後，環廣寧周圍各堡也不戰而降。計有：平洋橋守堡閔文龍、西興堡備禦朱世勳、錦州中軍陳尚智、鐵場守堡俞鴻漸、大淩河遊擊何世延、錦安守堡鄧登、右屯衛備禦黃宗魯、團山守堡崔盡忠、鎮寧守堡李詩、鎮遠守堡徐鎮靜、鎮安守堡鄭維翰、鎮靜堡參將周元勳、大清堡遊擊閻印、大康守堡王國泰、鎮武堡都司金勵、劉式章、李維龍、王有功。
還有壯鎮堡、閭陽驛、十三山驛、小淩河、松山、杏山、牽馬嶺、戚家堡、正安、錦昌、中安、鎮夷、大靜、大寧、大平、大安、大興、盤山、大茂、大勝、大鎮、大福、大定等，共四十餘堡鎮及其將吏所屬百姓，皆入後金的掌握之中。
有明一代，先防蒙古，後防女真，沿邊大修長城、邊牆、臺堡，列兵戍守。“遼左至山海關直至（原）、鐵（嶺），每三十里即築一城，勢如連珠，明季防邊舊制也。”明所修堡臺及報警的煙墩，密如蛛網，“棋佈星羅，千里相望，沿邊諸山頂亦處處有之”。“明季防邊至周且備，不知費幾萬萬金錢！”朝鮮也爲之感嘆：“中華物力殆非斗筲所可量測也”。但與後金戰爭開始以後，這些數以幾千計的堡臺煙墩組成的防禦體系很快被沖垮，一個個堡臺都成了後金輕而易舉的攻擊目標。
消息傳入京師，滿朝震驚。朱由校雖然知道明與後金之間戰爭的最後結果，但也想不到會輸得這麼慘。心裡後悔沒有下決斷早聽熊廷弼的。王化貞失守廣寧後立刻上疏奏：“本職席蒿待罪，罪應萬死。”熊廷弼二月二日自山海關上奏，即表示自己“辜負聖恩，已在不赦之科矣。臣回關之日，擬即檻車赴闕，以候誅戮。”他正在安置進關難民，等安置完畢，他就“奔趨藁街，願以身明白受法。”
朱由校批覆道：“封疆失守，熊廷弼不能推卸罪責，姑且准予戴罪守關，立功自贖。”
不久，駱養性的密報到了，他在王化貞逃走後又在廣寧附近躲藏了一段時間，然後纔回到山海關。據他所說，王化貞逃走時，廣寧城防具齊全，且還有近一萬六千多士卒，如果熊廷弼能及時進駐廣寧，其實很大可能是可以保廣寧不失的。
而熊廷弼雖名爲經略，但廣寧軍基本上都在王化貞手中，熊廷弼只有五千兵，他不敢去廣寧，應該是怕自己不能控制住廣寧的兵將，並且高估了建奴的軍事力量。
另外，錦衣衛早對孫得功有所懷疑，而且將懷疑報告給了熊廷弼和王化貞二人，而兩人的回覆是不用懷疑，孫得功是王化貞心腹，駱養性能夠理解，而和孫得功並不熟的熊廷弼都覺得孫得功不用懷疑，使駱養性覺得熊廷弼身邊應該還有後金諜子。