萬曆四十四年（1616年）正月，努爾哈赤58歲時，群臣為他舉行了莊嚴隆重的上尊號儀式。此前，皇太極等諸貝勒、大臣們開會議論並一致讚成說：我國沒有汗時，憂苦極多，蒙天保佑，為使人民安生樂業，給降下一位汗，我們應給撫育貧苦人民、恩養賢能、應天而生的汗奉上尊號。生日當天，他們為努爾哈赤上尊號“覆育列國英明汗”，建國稱金，也叫大金或後金，年號天命。現遼寧新賓縣老城村為當時的都城赫圖阿拉，迄今還有“尊號台”的遺址，俗稱“金鑾殿”。從此在東北大地誕生了一個和明朝對立的國家政權。
後金建立伊始，皇太極就在努爾哈赤身邊參與重大決策，他被稱為和碩貝勒，是八旗的旗主之一，同其他的和碩貝勒，“共議國政，各置官屬”。努爾哈赤共有子侄數十人，天命之初為首的和碩貝勒共有四人，依年齒次序為：大貝勒代善、二貝勒阿敏、三貝勒莽古爾泰、四貝勒皇太極，統稱為四大貝勒。天命六年（1621年）二月，努爾哈赤“命四大貝勒按月分直，國中一切機務，俱令直月貝勒掌理”。這說明他們的地位和權力是同等的。
在後金所從事的主要戰爭活動中，皇太極獻智獻勇，發揮了重要的作用。天命三年（1618年），努爾哈赤下定決心要對明朝發動進攻，但是具體怎樣行動，卻議而未決。在歡慶努爾哈赤60大壽的宴席中，皇太極獻上一計。他說，撫順是我們出入之處，必先取得它。聽說四月八日至二十五日，守城遊擊李永芳要大開馬市。這時邊備一定鬆弛，機會難得。我們可以先派50人扮作馬商，分成五夥，驅趕馬匹，入城為市。接著我即率5000兵夜行至城下，向裏發炮，內外夾擊，撫順可得，他處不戰自下。努爾哈赤欣然接受他的建議。四月十三日以七大恨誓師征明，結果大獲勝利，成功攻占撫順。在接下來的薩爾滸之戰中，皇太極憑借著智勇一連數勝：進攻吉林崖，明主將杜鬆慘死；攻打斡琿鄂謨，明遊擊龔念遂歿於陣中；他與代善追擊明監軍康應乾於富察，明軍潰敗，朝鮮軍元帥薑弘立投降。可以說，皇太極為贏得此戰的勝利立下了汗馬功勞。
天命六年，努爾哈赤發動了遼沈大戰，皇太極是這次大戰的策劃者之一和衝鋒陷陣的前線指揮官。三月初十，後金傾國出兵，十二日兵臨沈陽城下，明總兵賀世賢出城抵禦被戰敗，十三日後金占領沈陽。明援遼總兵童仲揆、陳策及周敦吉等繼與後金兵大戰渾河。
皇太極奮勇參戰。後金的將領雅鬆遙望明兵，膽怯而退，皇太極卻毫無畏懼衝上去，打敗明軍，並追殺至白塔鋪（今沈陽市南郊），然後與明奉集堡守將李秉誠、朱萬良、薑粥接戰。皇太極以百餘騎擊敗明朝三總兵。第二天，努爾哈赤斥責雅鬆說：“我的兒子皇太極，父兄依賴如眸子，因你之敗，不得不殺入敵營，萬一遭到不幸，你的罪何止千刀萬剮！”
怒斥之後，將其削職。
後金兵攻下沈陽城後5天，努爾哈赤又統大軍攻向遼陽。皇太極率後金右翼四旗兵衝鋒在前，在左翼四旗兵配合下，於遼陽城外打敗明軍，直追至鞍山界方返回。二十一日，經過城外城內的反複激戰，後金攻取了遼陽，明朝守城的經略袁應泰自焚，巡按禦史張銓被活捉。李永芳去勸降，被他大罵一頓。皇太極對這位大明忠臣十分敬仰，引證古代曆史，勸張銓說：“過去宋朝徽、欽二宗，為以前的大金天會皇帝所擒，尚且屈膝叩見，受封公侯，我想使你活下去，特地說說此事以提醒你，為何還執迷不悟，不肯屈服？”張銓不肯低頭，最終被努爾哈赤派人勒死。從這件事情上，反映出皇太極不單是後金英勇善戰的一員驍將，而且已經是比較成熟的政治家了。
遼沈大戰的勝利，影響很大，遼河以東70餘城也因之相繼而下，連同以前所得，後金已經把東北的絕大部分地區納入了它的統治範圍。後金與明朝對峙，分地而治。天命六年，後金遷都遼陽，5年後又遷都沈陽。後來皇太極就以遼沈為中心，統一了全東北及蒙古的一部分地區。皇太極做後金汗和大清皇帝的都城，也是他親自參加浴血奮戰奪取的。
皇太極繼位
皇太極的登基儀式
天命十一年九月一日，盛京。天命汗努爾哈赤已經駕崩19天。
此日，三大貝勒代善、阿敏、莽古爾泰及眾貝勒、文武大臣聚會於朝，在皇太極的率領下焚香告天。三叩九拜大禮行畢，皇太極正式登基稱汗，改第二年為天聰元年，被稱為天聰汗。
次日，皇太極又率諸貝勒大臣對天地祝誓，祈求皇天後土“垂佑”，國祚熾昌。皇太極發誓說：
皇天後土，即佑我皇考，肇立丕基，恢複大業；今皇考龍馭上賓，我諸兄衣諸弟侄，以家國人民為重，推我為君。唯當敬紹皇考之業，欽承皇考之心，我若不敬兄長，不愛弟侄，不行正道，明知非義之事而為之，或因弟侄等微有過愆，遽削奪皇考所與戶口，天地鑒譴！若敬兄長，愛弟侄，行正道，天地眷佑！