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1619年（明万历四十七年，后金天命四年）三月初二早晨，马林军队刚要拨起扎营的器物准备向南进军，发现努尔哈赤率领的军队到了，就率军队重回宿营地重新扎营布列战阵，阵列方形，营地四面昨夜挖有三道壕沟，壕沟外排列大炮，放炮的兵皆徒步站立炮后，大炮的外层，又密密排列一层骑兵，骑兵的前面再排列火枪队，其余众兵都下马，进入三层壕内的营中列阵。
后金军先派一部骑兵横冲明将龚念遂营阵，接着以步兵正面冲击，攻破明军车阵，击败龚军。到中午12点的时候，努尔哈赤赶到了马林所扎大营的地方。
马林营地的东边有一山。努尔哈赤说：“我们的士兵应当先占东边山上的高地，从山上居高临下的向西方山下的马林军的军营冲击，我们就能把马林的军队打败”。于是努尔哈赤率亲卫军及二旗众兵全体离营向东，来到东山南坡山脚下，准备从南坡登山。
这时马林与后金军对峙一上午后，见后金的援兵已到，在帅旗下聚集起来的兵加起来也不过二旗再加四五千人，他认为后金的兵总数也就这些了，加上后金兵离营移军向东，队不成列，于是马林决定主动出击决战，他命令营内士兵出营与营外的骑兵和火枪队汇合，大军主动向位于明营东边的后金军队发起攻击。
努尔哈赤在山上向西看，见大明营内军兵与营外壕外的军兵汇合，努尔哈赤说：“这样子是明军要来主动攻击我们了，不用登山了，可以下马跟他们徒步作战。”代善就从山的左侧，也就是南坡下山到山脚下，命令他的二旗士兵下马准备步战。下马的人才四五十个人，大明军队就从西面来攻上来了。代善对努尔哈赤说：“我应当领兵前进。”随即策马迎敌，直杀入明军的队伍中。随后诸贝勒与各位率兵的台吉等分别投入齐战明兵。
两军混战，明军败退，进攻的明军被杀大半。
这时，追杀龚念遂部逃兵的六旗兵战斗结束，急急忙忙赶来，看到两军正战，这六旗兵先到的不等后面军队到来，也来不急整顿队伍，直接攻击明军马林的大营。马林军营中士兵放枪接战。满州兵射箭冲击，在东面和南面两路夹攻之下，大明军队抵挡不住进攻势头，大败而逃，后金军兵乘势追杀，击破潘宗颜部，北路明军大部被歼。明军副将麻岩等皆被杀，总兵马林仅自己率数人逃走。
杜松完了，马林所率部队也败了，这个消息很快就传到了辽东，
正在路上准备支援潘宗颜部的叶赫贝勒金台石、布扬古听闻明军大败，大惊，撤回叶赫。
但刘铤对此毫不知情，因为他连路都没找到，由于他的行军道路比较偏，未能按期进至赫图阿拉，努尔哈赤没找到他，他也没找到努尔哈赤，但这种捉迷藏游戏没有持续多久，努尔哈赤已经擦干了刀上的血迹，开始专心寻找刘铤。
刘綎所率的南路军因山路崎岖，行动困难，未能按期进至赫图阿拉。
1619年（明万历四十七年，后金天命四年）三月初三，为全歼刘军，努尔哈赤采取诱其速进，设伏聚歼的打法，事先以主力在阿布达里岗（赫图阿拉南）布置埋伏，另以少数士兵冒充明军，穿着明军衣甲，打着明军旗号，持着杜松令箭，诈称杜松军已迫近赫图阿拉，要刘綎速进。
刘綎信以为真，立即下令轻装急进。三月初四，明军东路刘铤军从宽奠出发时，后金东边的人民都躲避到深山老林中去了。
辽阳总兵刘铤，曾经过数十百战，有万夫不当之勇，手持镔铁刀百二十斤，绰号叫作刘大刀，他急行深入三百里，连攻下三个营寨，直入栋鄂路，望见前面有一山，山上有一军，龙旌凤旆，护着銮驾，他想这不是后金国王的扈军么？当即横刀跃马，跳上冈来，来杀努尔哈赤。
刘铤舞起镔铁大刀，左右盘旋，确是有些凶勇，即后金军抵死拦阻，只杀得一个平手。自午至暮，杀得难解难分，两军都有些疲倦起来。惟刘铤越战越勇，全无惧怯。
忽有一彪军杀到，万炬齐明，刘铤从火光中望将过去，但见大旗上书一杜字，不觉喜道：“杜总兵到来助我，是天使我灭后金了。”
话未毕，一将已到马前，头戴金盔，身穿铁甲，正是一员明将，只是模样却不认识，刚思动问。那来将先问道：“你莫非就是刘铤？”
刘铤应声未完，来将手起刀落，劈刘铤于马下。众军急来相救，已是不及，只见杀入的杜军，随手乱杀，弄得明军茫无头绪，自相屠戮，一时间全军尽没。
实则夹入的杜军，乃是后金军假冒。头戴金盔，身穿铁甲的明将，正是大贝勒代善。
杨镐坐镇沈阳，掌握着一支机动兵力，对三路明军没有作任何策应。及至杜松、马林两军战败后，才在三月初五，慌忙传令李如柏军回师。李如柏军行动迟缓，仅至虎拦岗（在清河堡东）。当接到撤退命令时被后金哨探发现，后金哨探在山上鸣螺发出冲击信号，大声呼噪。李如柏军以为是后金主力发起进攻，惊恐溃逃，自相践踏，死伤1000余人。
李如柏是唯一一个全身而退的将领，可能是因为他的运气太好了，也或许这一切，并不是因为运气。因为许多人都依稀记得，他是李成梁的儿子，而且他曾经取过一个女子，这个女子是努尔哈赤弟弟舒尔哈齐的女儿，无论是运气好还是因为其他的原因，反正他是回来了。但在战争，尤其是败仗中，活下来的人是可耻的，回来后他受到了言官的一致弹劾，在长期鄙视的弹劾中，李如柏终于受不了了，在这种生不如死的环境中，他与两年后（1621年）选择自尽，结束了自己的生命。
朝鲜军队元帅姜弘立率领剩余的五千兵下山来投降，后金设宴款待他们之后，将他们释放回国，并且修书给朝鲜国主光海君。朝鲜王朝的光海君于1619年（明万历四十七年，后金天命四年）农历五月，派遣使者去后金致谢，从此对后金与明朝采取中立政策，直至后来仁祖反正。
萨尔浒之战以明军的失败、后金军的胜利而告结束。这次战役，明文武将领死亡余310员，军士死亡余人，阵失的马、骡、驼共余匹。