然而孙承宗并没有闲下来，而是埋头研究军事。他创造性地创建了以热兵器为主要杀伤手段的十二车营，并撰写了专门论述火器车战战术技术的军事著作《车营百八叩》。书中所论车营，系指拥有火器的战车、步、骑和辎重合编而成的新型营阵，具有较强的火力和较好的火炮运动性能。其编制方法以四车为一乘，四乘为一衡，二衡为一冲，四冲为一营，每营六千余人，车一百二十八辆，骑步合营配各种炮三百五十二门。布阵时，战车在前，步兵、骑兵和权勇（骑营选勇八百人为中权，直属主将，名其兵曰权勇）依次排列于后。火器配置，步兵则鸟枪、佛郎机在前，三眼铳、火箭在后，骑兵也配有三眼铳和火炮。然而孙承宗的军事永远停留在了理论上，明朝此时的国力已不容许这样会耗费大量资金来装备的特种部队。
    在皇太极刚刚发动第四次南侵时，《武备志》的作者、孙承宗的好友茅元仪劝孙承宗到南方躲躲，孙承宗婉言拒绝了，他说：我都这一把年纪了，没什么可怕的了，如果能有机会战死疆场，也算是死得其所了。就这样，在清兵向高阳进攻的时候，孙承宗以七十六岁的高龄，率领全家及高阳民众奋起抵抗，由于兵力相差过于悬殊，高阳城很快就被攻陷了，孙承宗被清兵抓获。多尔衮听说抓到了孙承宗，非常高兴，亲自来劝降，孙承宗严词拒绝，说但求一死。多尔衮无奈，鉴于对其敬重，应允孙承宗可自尽而亡，最后，孙承宗坐在一张椅子上，令两个清兵用白绫将自己勒死，从容而又壮烈地结束了自己的生命（一说投缳而死）。在保卫高阳的战斗中，孙承宗六个儿子、两个侄子，十二个孙子、侄孙殉国，全家老小四十余人遇难。
    孙承宗不仅是大军事家，而且诗词写得豪迈壮烈。咱们欣赏一下：
    《水龙吟》：平章三十年来，几人合是真豪杰。甘泉烽火，临淮部曲，骨惊心坼。一老龙钟，九扉鱼钥，单车狐骨。念河山百二，玉镡罢手，都付与，中流楫。快得罴熊就列。更双龙陆离光揭。一朝推榖，万古快瞻，百年殊绝。玄菟新陴，卢龙旧塞，贺兰雄堞。看群公，撑挂乾坤，矢力了，心头血。
    《沁园春》：匹马东来，掩泪新亭，江山笑予。看诸峰罗列，霜描白发，大嬴环绕，云溅征衣。化鹤应回，凤凰何处，惟有明月依戟枝。凝望眼、叹人民城郭，何是何非。是谁夺却燕支。麟阁云台须有时。问一行直抵，黄龙痛饮，何如合坐，绿野弹碁。独上高楼，风烟欲净，遥见白云随钓矶。天恩远，念玉关人老，曰汝其归。
    《木兰花幔》：鹤来华柱下城郭，是人民非看，七萃凌霜，六花喷雪，万姓东归向来事。且莫问，但旃裘匝地浣征衣，远戌胡笳正急，连天塞草初肥。
    搜胸中百万雄师，小试大凌西，喜三箭天山，六赢虎落，百道龙旗。正黄云赤羽两同飞，早是风驰千里，攻月翚重园。
    三十多年来为内阁首辅者，有几个才是真豪杰？多数是些鼠目寸光的肉食者，尸位素餐，妨功害能，由此搞得大明山河破碎，被满洲人的铁蹄践踏，光怪陆离的朝局之下，究竟谁才是可救世的历史巨人？兴许没有，也兴许我孙承宗的一生事业都会付之东流，但是面对这已经满目疮痍、物是人非的昔日曾经繁华、今日战火兵燹的人民与城郭，我也一定会苦撑残局，强撑病体，我胸中这雄兵百万、战将千员在大凌河西面已经牛刀小试打退过敌军，希冀着像薛仁贵三箭定天山那样最终敉平辽东敌寇，了却君王天下事，赢得生前身后名。但遗憾的是，孙承宗一己之力难挽狂澜于既倒，扶大厦之将倾。
    清朝人编修的《明史》这样评价他：以此人的才能，恢复失去的江山，未必容易，但如果信任他，将权力交给他，稳定固守现有的国土，是可以的。这句话的意思是：如果孙承宗一直活着，清朝是无法得天下的，足见孙承宗在明亡清兴争局中的重要性。
    攻陷高阳后，多尔衮继续南侵，一路势如破竹，没有遇到任何像样抵抗，他攻陷济南，在济南进行大屠杀，杀人十三万（据《明史纪事本末》）。
    清军走后，孙传庭上奏请求重新回到中原，以防农民军反叛，但杨嗣昌百般阻挠，使得孙传庭的奏折无法上达，孙传庭被气得耳朵都聋了，于是告假。杨嗣昌借机上奏说孙传庭是装病，崇祯信以为真，大怒，将孙传庭贬为平民后关押。
    此次南侵，清军西路军与东路军此次南侵共攻陷七十座城池，如入无人之境。至此，在皇太极的打击下，明朝距离崩溃已经不远。
    中国北方以盛产强悍的民族著称。从侵扰秦汉的匈奴到给南朝造成很大威胁的北魏，从在隋唐之际崛起的突厥到足以左右唐朝生死的回纥，从纵横中原几十年的沙陀到与宋朝争雄的辽国，从屡胜宋朝的西夏到灭亡北宋的金国，从横扫亚欧的蒙古到十八万人横扫中国的清军，北方强大的民族两千年来一直威胁中原王朝的安全。然而华夏民族的力量是伟大的。北匈奴被窦宪打得西迁，南匈奴在五胡仇杀中彻底灭亡，建立北魏的鲜卑族被同化后融入汉族，东突厥被李靖灭掉，西突厥被苏定方灭掉，回纥则成了维吾尔族，成为中华民族一部分，沙陀则荡然无存，辽国也早无昔日辉煌，成了现在的达斡尔族。