快要走到山海關的時候，孫承宗望著連綿起伏的群山，豪情在胸，少年之誌，如今終於可以實現了，他豪邁地說：“前任經略已經去了，代替他的又將如何？我雖有滿腔豪情，前途也未可知。與其以天下之大交付給不可知之人，不如以天下之大交付給不可知之我！”
到了山海關以後，孫承宗終於可以按照自己的理想在邊疆建功立業了。他馬不停蹄，大刀闊斧，進行了一係列整頓。他命令總兵江應詔負責重新製定軍製，袁崇煥負責修建軍營房舍，李秉誠負責操練火器，鹿善繼負責整頓後勤，管理軍中儲備，沈棨、杜應芳負責製造盔甲營帳，孫元化修築炮台，宋獻、程侖主要負責購買軍馬，萬有孚主要負責采伐樹木。在前屯，他命令遊擊祖大壽幫助金冠於覺華，副將陳諫幫助趙率教。遊擊魯之甲負責幫助救濟難民，副將李承先負責訓練騎兵，參將楊應乾負責招募遼人參軍。
針對兵將分離，管理混亂，調動不迅速這些弊端，他們重新製定了兵製：“一、建立營房。三千人為一營，五人為一房，把十五營分為三部。二、將帥把營部作為堅守的崗位，兵不離將，將不離帥。三、負責帶兵的和負責教練的分工明確。經過這樣整頓，提高了軍隊調動的靈活性，增強了戰鬥力。”
當時，駐守山海關的兵力名義上是七萬，但紀律散漫，有很多人冒領糧餉。孫承宗逐一檢閱士兵，重新核實造冊。淘汰的士兵約有幾百人，遣還河南、真定的老弱殘兵一萬多名，把他們的盔甲發放給所救的難民，其中的七千人參了軍，負責守衛前屯。
在修關禦敵方麵，孫承宗雖然反對修重關，但不等於不修。在水路方麵，在望海台安裝大炮，以防敵軍從水路進犯。陸路方麵，從海邊到石城修三道關，可以駐紮一萬多人。經五個月的精心經營，基本穩定了山海關的局勢，並為恢複遼西失地，提供了強勁的後方。天啟三年（1623年）九月八日，孫承宗帶領大軍出山海關，向東巡查三百多裏，到達寧遠城東的杏山附近。通過這次東巡，更加堅定了他發展寧遠的決心。
正當他躊躇滿誌，準備大修寧遠城的時候，卻受到了來自保守官員的壓力。當初鳴泰之所以成為遼東巡撫，是由於孫承宗的推薦。後來，發現第二天早上，孫承宗來到中前所視察。他登上城樓，向東北方向眺望，但見山巒起伏，莾莾蒼蒼，在朝陽的照耀下分我的壯麗。有名無實，很多軍機大事都不跟他商量。鳴泰很不高興，上疏皇帝說自己有名無實，說承宗獨斷專行，不如及早回京。孫承宗聽說以後，也稱病辭職。言官們都上疏皇帝，要求保留孫承宗的職位，指出鳴泰的錯誤之處，巡關禦史潘雲翼說：“鳴泰身為巡撫，不知與孫大人同心協力共同扶保我大明江山，在邊疆時，一計未出，寸功未立，反而以個人權利的得失心存不滿，臣請罷免鳴泰。”
熹宗見群情激奮，言之有理，就罷免了鳴泰的巡撫之職。
鳴泰雖然沒有功勞，但也並不阻撓孫承宗的軍事方針的實施，他被罷免以後，朝廷派來了膽小如鼠的張鳳翼。有了上次鳴泰的經驗，孫承宗怕落個獨斷專行的名聲，軍事上的事往往同張鳳翼商量。張鳳翼生性怯懦，極力主張守關。孫承宗非常不高興，有一次帶領眾將出關巡視，到達寧遠以後，孫承宗把眾將召集到一起，再次討論防守的重點。沒想到，大部分讚成張鳳翼的看法，他們看到塞外這麼荒涼，實在不是駐守的好地方，唯獨馬世龍提議駐守中後所，而袁崇煥、鹿善繼和副將茅元儀等人極力主張守寧遠。孫承宗讚成袁崇煥等人的意見，但是僉事萬有孚、劉詔極力反對。
孫承宗看到意見統一不了，將領多有怕苦厭戰的心態，隻好臨機獨斷，力排眾議，當即命令滿桂與袁崇煥共同守衛寧遠城。
雖然孫承宗的邊防大計仍然按照他的既定方針去辦，但在邊疆始終是兩個聲音。跟孫承宗唱對台戲的就是張風翼，他竟然說：“遼東貧瘠荒遠，國家就是放棄整個遼東，也還是全盛的中朝大國。比如大寧、河套等地現在都已經放棄了，對國家有什麼損害？現在，全國之內沒有一個人打算恢複全遼，他孫承宗一個人就能恢複嗎？”他甚至對別人說：“孫承宗把我放在寧遠這荒涼的邊塞，這是在殺我啊！”他害怕得要命，急忙把孩子老婆送回老家。為了穩定軍心，讓朝廷支持自己，孫承宗於天啟四年（1624年）二月上《邊防大計疏》，駁斥了張鳳翼的亡國言論，他說：“山海關以外的各個城池，其中的居民又是民又是兵，我們是在以遼人守遼土，遼人安居樂業，努力耕種，就會使山海關以外的戰備情況得到很大的改善，這樣，關內的戰備就不用那麼緊張。如果守在關內，那麼，我們的戰略縱深就很淺；如果守在寧遠，那麼它就成了山海關的重關，我們的京師於是就遠在千裏之外。假如後金前來攻城，由於是遼人世代居住的地方，所以遼兵必然死守，何愁寧遠守不住呢。現在，朝中一些保守的庸人，要放棄寧遠，退守山海關，實在是亡國之計。望陛下當機立斷，堅定守寧遠的決心，臣願肝腦塗地，報效陛下。”熹宗為孫承宗的忠心和保衛邊疆的決心所感動，當即準奏。