1627年（天启七年）农历五月，后金皇太极率军攻宁远，祖大寿再次参与，这就是宁锦之战。此战，巡抚袁崇焕以宁远兵不可动，选精骑四千，令尤世禄、祖大寿统率，绕到后金军后，再遣水师东出相牵制，尤世禄、祖大寿等将要出动时，后金军已抵达宁远城下。崇焕与中官刘应坤、副使毕自肃督将士登陴守战，列营濠内，用大炮轰击后金军。而尤世禄、祖大寿等大战城外，士卒多数战死，仍力战不退。
后金军于是解宁远围，增兵攻锦州，后金士卒损伤无数，锦州终不可破。六月五日，后金撤军。史称"宁锦大捷"。由此，非常明显的是，在这场战役中，祖大寿奋勇杀敌，从而帮助明朝获得了宁锦之战的胜利。
二
1628年（崇祯元年），明朝任用袁崇焕督师辽东。同年农历六月，祖大寿升为辽东前锋总兵，挂征辽前锋将军印，驻守锦州。对此，在不少历史学者看来，随着祖大寿地位的迅速上升，祖氏满门都获封官职。至于祖大寿的外甥吴三桂，同样因此获得了重用。皇太极打锦州、宁远不下，便改变了战略，于1629年（崇祯二年）农历十月率一万四千人从蓟门方向攻入长城，一直打到明朝都城。袁崇焕下狱后，祖大寿担心受到牵连，逃出关外。经过袁崇焕亲自招抚，返回明朝。
1631年（崇祯四年）农历七月，祖大寿奉孙承宗之命修复大凌河城以便将关宁防线前推，但他修了不到半个月，城墙还没修完时，皇太极亲率大军将大凌河城包围，祖大寿仓促应战。在这场战役中，祖大寿被皇太极重重包围。无奈之下，祖大寿选择了诈降。
