都司高万重等率兵六千攻辽阳，见后金防守严密，转攻头关站；
清河营游击曲承惠等率兵四千捣沈阳附近巢穴，攻克哩坞、黑奴寨，烧毁后金战船五十二只；
都司毛有荣等率船潜进三岔河，攻克马围子。
然而，参将王辅等率兵六千进攻鞍山驿时，遭遇后金伏击，“王辅以下二千四百余人阵亡”。
这是毛文龙继林畔之战后遭遇的最惨重失败，他为此“容色惨淡”，东江军实力也受到较大削弱。
即便如此，时任辽东巡抚的袁崇焕仍在奏疏中肯定毛文龙的牵制作用，称“毛帅虽破创兵折，然数年牵制之功，此为最烈”，承认其对后金的威慑价值。
五月十二日，毛文龙派兵袭击萨尔浒城，被后金守将巴笃理击退。
“被斩二百余级”，再次遭遇失利，东江军的袭扰效果逐渐减弱。
天启六年八月，努尔哈赤病逝，皇太极继位，后金对明策略发生调整。
天启七年正月，皇太极派二贝勒阿敏率领三万大军，以“征讨朝鲜”为名，实则意图消灭东江镇，史称“丁卯之役”。
后金军渡过鸭绿江后，首先攻占朝鲜义州，当夜分兵进攻毛文龙在陆上的驻地铁山，对当地汉人军民展开屠杀。
此前因大海冰封，毛文龙已将主力移驻身弥岛，避免了主力被歼。
毛文龙在身弥岛组织抵抗，称“后金率兵进逼，派内丁都司毛有见、毛有德、尤景和等率兵救援皮岛，虽杀敌数百，但毛有见、毛有德战死，损兵七百人”；
同时宣称“主力过江牵制后金，仅留三百余兵守岛，坚壁固守多日，并杀尽岛上充当后金内应的二千三百余名女真降人和俘虏”，才未被后金攻破。
而阿敏在给皇太极的奏报中则称“已知毛文龙逃往海岛，无法擒获，未发生大规模交战”，双方记载依旧存在差异。
后金军随后大举南下，逼近朝鲜王京汉城，朝鲜国王李倧率百官逃至江华岛。
毛文龙提出“探贼攻丽（朝鲜）胜负，相机以截其后”的策略，同时移咨朝鲜，要求其“固守汉城，等待援兵”。
但李倧担心抵抗后金会招致更大报复，不听潜伏后金的明间谍刘爱塔（刘兴祚）“坚壁清野”的建议，于三月初与后金签订“江都之盟”，被迫向后金称臣纳贡。
后金在平壤大肆劫掠三日，留三千人驻守义州防备毛文龙，主力撤回辽东。
在丁卯之役期间，毛文龙声称其部从二月下旬至三月上旬，在义州、定州、铁山一带“伏击后金军，歼灭三千人以上”；
四月十三日，他亲自领兵在义州伏击后金军，“后金伤亡六七千人，自己左臂中两箭、左足中一箭”。
此外，毛文龙还接济以郑凤寿为首的朝鲜抗金义兵，郑凤寿也将部分斩获的首级献给毛文龙。
五月，明廷得知后金撤离朝鲜，毛文龙随即献上“首级四百七十七颗、鞑帽二百九十顶及三名后金俘虏”，明廷据此认为“毛文龙打击后金，保全属国朝鲜”，对其予以嘉奖。
但六月间，郑凤寿撤离龙骨山城，毛文龙部下都司李马骨接管后，遭后金袭击，全军覆没；
同月，毛文龙与统率登莱援兵八千的太监胡良辅在义州伺机攻金，据朝鲜记载“被后金击败”。
而胡良辅却向明廷上报“毛文龙斩获有功”，天启帝再次对毛文龙进行表彰，信息的不对称使明廷难以准确判断东江军的真实战力。
九月初六日，毛文龙与袁崇焕部下周文郁约定“共同驱逐义州后金兵，收复义州”。
但后金主动撤离义州，朝鲜随即派兵接管，毛文龙并未实际参与收复行动，而后金与朝鲜的记载中均“未见毛文龙有军事行动”，此次约定不了了之。
经丁卯之役，毛文龙与袁崇焕的矛盾开始公开化：
毛文龙认为“丁卯之役因袁崇焕与后金讲和，导致后金无西顾之忧，得以全力进攻朝鲜与东江”，因此坚决反对袁崇焕的“和议”策略；
袁崇焕则指责毛文龙“虚报铁山战功，实际未能对后金造成有效打击”，且“不能以一矢加遗（给后金造成损伤）”，双方相互猜忌。
毛文龙还在给朝鲜译官的谈话中，不点名批评袁崇焕“不忠不义”，袁毛二人的裂痕进一步加深，为后续冲突埋下隐患。