崇祯十四年（1641年）二月，三桂率队三万余人出山驰援锦州。当他抵达宁远面见洪承畴、高起潜之后，两人对他能够及时前来纷纷感到大喜。洪承畴亲切的拉着三桂的手道：“此次有三桂在此，锦州之围必解矣！”三桂连忙谦虚不已。接着高起潜又上来拉着他嘘寒问暖。
三人经过一番叙旧，洪承畴特意就如何解围锦州征询了三桂的意见。而三桂却道自己还没有想出如何顺利解围。只是说自己的军队还算是一支新军，希望洪承畴能够适当予以照顾。洪承畴虽然知道三桂这话有保存自己实力的意思，但还是欣然接受了。
四月下旬，洪承畴挥师进至松山与杏山之间，除了三桂所部，其余七镇总兵各率部分路移军至松山城附近的东西石门，皆照分定营次，分别旗色，摆开阵势：在离松山南数里的地方，自南向北布列车、步、火器营，以骑兵组成两翼，准备与清兵进行激战。而围锦的清步兵已经部署在锦州与松山之间的乳峰山上，占据着有利的地势，而在东西石门屯聚精骑约两万，各埋伏于周围待战，他们的战略意图也很明显，就是要伏击前头增援的明兵。
四月二十五日，明清双方在乳峰山上山下，东西石门处，展开了一场激战。
明七镇各挑选精锐步兵，携弓箭、枪炮，分别从山下东西两翼向山上的清兵发起进攻，山上的清军居高下击。明军冒着如雨点般的矢石奋勇登山进击，抢占近台高处，放炮张旗帜，大批明兵勇气倍增，喊声震天，拼命冲锋。而被围在锦州城内的辽东兵兵听到枪炮与呐喊声，知道援兵已到，主帅祖大寿即挥军出城南门外，摆列营阵，与援兵遥相呼应，形成了内外夹击清兵的态势。当明兵抢上山与清步兵搏战时，山下埋伏的清骑兵先自西石门冲出七八千，直接伏击明军。战斗持续到傍晚，双方互有伤亡，明军被迫退却。
此后双方又接连进行了几次激战，明军始终不能打入清兵的包围圈。洪承畴意识到恶战还在后头，因此他向朝廷表示：“大敌在前，兵凶战危，解围救锦，时刻难缓，死者方埋，伤者未起。半月之内，即再督决战，用纾锦州之急。”洪承畴的原意是持“持久之策”，即“且战且守”，稳扎稳打，拖住清兵，使其欲战不能，粮饷不继，逼它“自困”，然后明兵一鼓而击败。
但是崇祯却以洪承畴旷日持久，靡费粮饷为由，力主速战速决。而且竟责备他出关“用师年余，费粮饷数十万，而锦围未解，内地又困”，怎能对得起皇上的信赖与朝武重望！不仅如此，他还令洪承畴“刻期进兵”；同时，他又分任马绍愉、张若麒为兵部职方主事、职方郎中，“出关赞画”军事，督促洪承畴与清兵决战，以速解锦州之围。
洪承畴无奈，只得被迫放弃自己的方略，于崇祯十四年七月二十六日正式誓师援锦，二十八日进兵，次日，抵达松山。统八镇大军倾注于松山“孤危之地”。自八月二日，洪承畴乘明兵锐气，连连发动进攻。宣府总兵杨国柱战死，以山西总兵李辅明代替。这些进攻虽然“未能奏凯”，但是却也给清军造成重大压力，并使它在小规模的战斗中失利。战场形势的发展，一场空前规模的大战迫在眉睫。
就在此紧张时刻，三桂找到监军高起潜。
进房后，三桂见没有别人，连忙低声对高起潜道：“义父，孩儿有一事想请义父帮忙！”
高起潜见三桂郑重的样子，不由诧异道：“我儿如今都已是都指挥使的高位，还有什么需要义父帮忙的？”
三桂摇头叹道：“义父有所不知，此次洪督师实乃把我等陷入绝境！”
高起潜惊异的问道：“我儿此话怎讲？”
三桂继续道：“如今我舅舅祖大寿的人马被困在锦州城中，而洪督师领我八镇共十几万人马全部驻扎在这松山。这么多人每日的粮草就是个大问题，一旦我军的粮路被清军切断，那我军将陷入无粮的绝境。到那时就算敌人不攻我们，我们也会因为缺粮而丧失战斗力。那可是及其危险啊！”
高起潜听后怀疑的问道：“清军围困锦州的人数远远少于我们，怎么可能还有兵力去切断我军的粮道呢？”
三桂听了高起潜的怀疑感觉哭笑不得，道：“他皇太极听说我们十几万人前来驰援锦州，以他的性格肯定不会老实的呆在那里，定会借此机会来打我军的主意。一旦他率军突然袭击我军的粮道，那我们岂不是危险了！”
高起潜毕竟不是无能之辈，听了不由的连连点头。随后对三桂道：“那你为何不赶紧去找洪承畴将此事向他说明！”
三桂叹气道：“依他那自负的脾气怎么可能会听从我的建议呢？再说这个问题我已经向他说明过了，当时他告诉我这是奉了皇上的圣旨。要他务必要寻机会迅速与敌人展开决战，并以最快的速度解掉锦州之围。”
高起潜听了回头对三桂问道：“那你要义父怎么帮助你？”
三桂道：“我准备离开松山，可是怕洪督师不答应，因此才来请教义父，请义父帮忙给美言几句！”
高起潜皱眉道：“难道你想就这么准备一走了之么？”
三桂忙摆手道：“不不不，我只是不甘心站在这里傻傻的等待失败，与其这样，还不如另辟奇境为自己找出路。”
高起潜诧异道：“你还有什么想法，赶紧说出来听听！”
三桂缓缓道：“我是这样想的，既然松山这里我们已经汇聚了十几万之数，再放太多了也没用。因此我就想带领我的手下继续实施以往的那一招，就是偷偷的潜入到满清的后方给他来个一锅端。让皇太极自顾不暇，首尾难顾，情急之下我想他必定会率兵返回，如此锦州之围自解。”
高起潜沉吟道：“此计倒是好计，只是已经用过多次，恐怕会失效吧！”
三桂忙道：“我这次可是打算动真格的，直接去攻打满清的都城盛京。”
高起潜听了吃惊道：“什么？你想凭三万人就要打下盛京？”
三桂摇头道：“不光是我的三万人，到时我还想联络蒙古的林丹汗，我们双方共同出兵，准备以迅雷不及掩耳之势一举拿下盛京。到时他皇太极肯定会立即放弃锦州而匆匆北返。”
高起潜听后连连点头，道：“恩，此计甚妙！待会为父就和洪承畴诉说此事！务必要让我儿脱身于此！”
洪承畴听了高起潜的建议，一方面为了照顾他的面子，另一方面也感觉三桂此举可行。虽然三桂所部一走，自己还剩下将近十万人马，但想来对付围困锦州的清兵应该是足够了。而万一三桂能够攻下满清的都城盛京，那可绝对称得上是天大的功劳。就算是皇太极亲自来督战闻到此消息也要立即赶回去。因此他在百般权衡之后终于答应了三桂的请求，并根据三桂的提醒，给在前屯卫总兵王廷臣手下干参将的吴三凤也就是三桂的哥哥单独列出一支人马。军旗上打出一个大大的‘吴’字，以此来迷惑麻痹清兵，让他们误以为三桂依然还在己方阵中。而三桂则在一个漆黑的夜间率队偷偷的离开了松山，随后一路快速的向北而去。
清太宗皇太极正为清军连续受挫而焦急万分，及至得到洪承畴率大军援锦的消息，心急如焚，随后他便倾国中之兵，亲率军队八万余人上前线指挥。一路疾驰六个昼夜，于七月十九日到达松山附近的戚家堡。皇太极在仔细的察看一番地势后，他当机立断，指挥精兵从王宝山、壮镇台、寨儿山、长岭山、刘喜屯、向阴屯、灰窑山，至南海口一线下营，并指令将士就地挖壕，仅仅用了一天工夫，就掘壕三重，每道壕深八尺，宽丈余，以此来断绝松山要路。此举顿时切断了明军来往的粮道，将明八镇兵围于松山城附近。
而皇太极为了防止明兵突围逃脱，便派兵将杏山也围困起来，使明溃兵不得入城。随后自塔山南至海边，北至山岭，以及宁远北的连山，一切去路，俱遣兵邀截，又分兵各路截守。皇太极这一番部署，已把明军置于弹尽粮绝的境地，企图将洪承畴十万余人困死在松山。
此时皇太极为了将锦州与松山围死，已经倾举国之兵力来进行这番准备。其中七万余人围住了锦州，自己则亲率八万余清兵又将松山团团围住。即便如此，皇太极依然还不放心。在他的心中，始终有一个人让他忐忑不安，此人就是三桂。不过皇太极听说此时三桂也随洪承畴一起被困在了松山。他特意派出了多批密探冒险去松山进行打探，结果令他惊喜万分。三桂连同他的手下将士果真一同被困在了松山之上。皇太极闻之忍不住心中狂喜，暗道如今就连自己生平最顾忌之人都已被自己团团围困的没有任何出路，从今往后这天下还不是自己的囊中之物么！想到高兴处皇太极不由的放声狂笑。