随后，后金铁骑乘冬季冰坚，进攻与铁山仅三里之隔的云从岛。毛文龙率部英勇反击，派部将毛有见、尤景和等逆袭后金军。双方在冰面上展开激烈战斗。东江健儿面对武器、装备和人数都占优势的后金军，毫无惧色，浴血奋战，双方互有杀伤，后金军强攻多日，始终不能前进一步。后金主帅阿敏见部队伤亡太大，占不到半点便宜，遂迁怒于朝鲜人，转而进攻朝鲜义州和安州，攻破城池，大开杀戒。得手后，又率大军移向朝鲜首都王京，准备灭掉朝鲜称王，朝鲜国王李倧一面仓皇出逃，一面遣使向明朝和毛文龙请罪，说导敌不是自己的主意，而是臣子所为，请求援救。
天启皇帝认为朝鲜虽然协助后金，但不应该计较属国的过错，才是天朝气量。于是下诏给毛文龙，要求毛文龙不计前嫌，出兵援朝。他说：“奴兵东袭毛帅，锐气未伤，深慰朕怀。丽人导奴入境，固自作孽，但属国不支，折而入奴，奴势益张，亦非吾利。还速谕毛帅相机应援，无怀宿嫌，致误大计。”
毛文龙接到诏书以后，不顾自身粮饷短缺，毅然率部进入朝鲜，反击后金大军。在天寒地冻的环境中，东江军衣不蔽体，食不果腹，每日“拉死尸为食”，仍在毛文龙的激励下，顽强作战。双方在宣州、晏庭、车辇、义州等地反复拉锯，而随着天气逐渐转暖，战事逐渐向有利东江军的方面转变。随着河水、海水的解冻，东江军逐渐依靠朝鲜境内的大小河流，把以骑兵为主的后金困住，多次重创敌军，“三战三捷。困奴于银杏江”，随于千家庄、瓶山一带与后金主力展开决战，“文龙自率兵出。大战，杀固山三、牛鹿八人。斩六千余级。”阿敏不得不放弃在朝鲜称王的打算，“杀出一条血路回到本土”，东江军取得了战役的最后胜利。
“丁卯之役”之始，后金判断明军主帅毛文龙极有可能在铁山，遂于朝鲜方面勾结，冒充朝鲜人突袭铁山，若成功便能成为一次出色的“斩首行动”，体现了其首领皇太极一惯大胆、果断的作风。但是。由于非常偶然的原因，毛文龙不在铁山，后金突袭失败，使得战事变为持久战，一拖再拖，最终让明军反败为胜。这种出乎意料的情况，体现了战争的偶然性。
后金主帅阿敏在突袭铁山失败，强攻云从不下的情况下，迁怒朝鲜，又想“东边损失西边补”。在朝鲜捞一票，甚至打算在朝鲜称王，不但没有成功。反而将朝鲜推向明朝方面。这反映了阿敏鲁莽急躁，毫无谋略的性格。战役后期，随着天气转暖，骑兵为主的后金军十分被动，甚至有可能被困死于鸭绿江以南，阿敏却一再拒绝撤军，终于令后金军在瓶山决战中蒙受重大损失。
“丁卯之役”使得皇太极用军事手段解决东江镇明军的战略失败了，不得不转而寻求外交和政治手段解决的途径，“通款崇焕。求杀文龙”。但是，他至少利用明军削弱了牛录比自己还多的两个旗：阿敏的镶蓝旗、阿济格的镶白旗的实力。解除了此二人对其汗位的威胁。可以说，无论后金“丁卯之役”在军事上成功与否。对皇太极个人来讲，都是胜利的。