然而由于登州辽东将士与本地山东将士素来就有矛盾，孔有德抵达吴桥的时候，因为遇到大雨春雪，部队缺乏足够的给养，将士就在本地进行抢劫，故而被山东将士所排挤。孔有德受到毛文龙旧部李九成之子李应元的煽动，在吴桥发动叛变，史称"吴桥兵变"。
后来孔有德率领辽东将士杀回山东，接连攻陷山东临邑、陵县、商河、青城等几个大城池，直接逼近登州城。
孙元化火速命令张焘率辽东将士守卫登州城外，与总兵官张可大发兵抗击，两路成合击之势。然而张焘与孔有德是老相知，张焘的辽东将士随即投靠孔有德，张可大被孔有德打败。
与孔有德一起是辽东旧交的登州中军耿仲明、陈光福等人，辽东将士在城内响应，崇祯五年(1632年)，登州城被孔有德攻陷。总兵张可大自杀身亡，孙元化战败自刎未遂，被孔有德的辽东叛军所俘虏。
孙元化虽然身陷囹圄，但是他的确对孔有德等辽东叛将有恩，辽东将士也不敢轻易对他下手，反倒是孙元化对辽东将士晓以利害，明以大义，大部分辽东将士也是被裹挟参加叛军，加上孔有德自己也回过神来，自己在山海关内反叛没有好处，故而回心转意，请求招安。
