崇祯本来就已经对袁崇焕产生怀疑，此时在经太监这么一说，更是对袁崇焕是汉奸深信不疑。同时，后进的军队在作战的时候，也用了计策。他们用袁崇焕部下用过的箭矢射伤满桂。满桂回城后军医为他拔出身上所中箭矢，发现上面刻有袁崇焕所部之记号。
满桂原本也与袁崇焕有点过节，如今发现袁崇焕竟然在联手对付外敌的时候暗算自己，因此勃然大怒，便以箭矢和身上伤口为证，进宫找崇祯告了御状。两下里一对，崇祯帝果然中了计。认为是袁崇焕与后金勾结，引兵入关的。于是马上将袁崇焕逮捕下狱。袁崇焕的部下一听主帅居然被皇帝抓了起来，马上发生哗变，祖大寿等大将甚至决定带兵返回山海关，不再理会京师被围的紧急状况。
崇祯皇帝这下急了，马上命令狱中袁崇焕写信给部下，要求他们回师抵抗后金军了。袁崇焕就遵从皇帝的旨意写了封信给自己的部下，要求他们以国家利益为重回军援师。祖大寿等将领果然怀着对袁崇焕的敬慕之心，回军迎战，击退了后进的军队。在城外激战的这几个月里，崇祯皇帝不敢动狱中的袁崇焕，害怕引起兵变，可是心里恨袁崇焕入骨。等后金军队刚一退去，他就以"通敌叛国"的大罪判袁崇焕凌迟处死。
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袁崇焕被冤杀后，弃尸于市，其部下佘姓义士深夜窃走头颅，葬于广渠门内广东义园即现在的袁崇焕墓。清乾隆四十七年(1782)，乾隆帝下令为袁崇焕平反昭雪，后人为纪念袁崇焕，先后修建了祠和墓。祠的前廊两端及室内墙壁上嵌有李济深撰《重修明督师袁崇焕祠墓碑》等石刻，屋檐下是叶恭绰敬题"明代先烈袁督师墓堂"匾额。袁崇焕手书"听雨"石刻嵌于墙上。墓前立有清道光十一年(1831)湖南巡抚吴荣光题写的"有明袁大将军之墓"石碑及石供桌，坟侧小丘为佘义士之墓。
