明熹宗继位之后，孙承宗开始时来运转，负责给木匠皇帝当讲师。明熹宗本身对朝政就不感兴趣，而身边除了客氏、魏忠贤，接触最多的也就是老师了，所以对他格外关照，孙承宗很快青云直上，官至兵部侍郎，并获得“帝师”的尊贵身份。后来朝中的大臣都认为孙承宗有军事方面的才能，多次推举孙承宗主持辽东的边防军务，但是明熹宗非常依赖孙承宗，拒绝了大臣们的请求。
公元1622年，清兵再次大举入侵，后金攻破重镇沈阳、辽阳，辽东明军精锐尽没，辽东经略袁应泰被逼自杀。孙承宗于是自请为督师，还让蓟、辽等原来的将领监管各处，见机行事时不必受到其他人的限制。明熹宗全部答应，赐他尚方宝剑、坐蟒等，并亲自送孙承宗出宫。
孙承宗上任之后，对明熹宗提出了许多建议，对明朝末年的边防事业起到了显著的提高作用。孙承宗知人善用，明朝末年的袁承焕、祖大寿等一干武将都是在这个时期被重用的。孙承宗坐镇辽东的四年，与天津巡抚李邦华、登莱巡抚袁可立遥相呼应，守住了一方的和平。当时的大臣王永光就对孙承宗积极防御的作为十分激赏，说“兵家有云，善战者，无赫赫之功”，认为山海关安宁了，更主要的是给大明争取了养精蓄锐的机会。
