在大明，稍懂军事地理的人都喜欢说：守住西边的居庸关和东边的山海关，就能让边患不至于侵扰内地。这句话的对错且不去论，凡是实地考察过山海关的人，就知道此地并不好守。山海关本在左山右海的平地中建成，而西边的欢喜岭蜿蜒绵邈紧抱关门，很多地段山岭高于城垣，如果有兵站在山顶上放箭，箭矢能直达城楼，站在山岭上下望，山海关城防虚实尽在眼中，如果在山头假设大炮，那城墙楼堞就起不到遮蔽阻挡的作用了；东边的大海也是防不胜防，如果有强大的水师便可绕过雄关从南面夹攻，好在后金水师还未成形。
天启二年(1622)广宁失陷后，王在晋接替熊廷弼任经略辽东，亲身勘察地形就发现了问题所在。他于是上报天启准备在八里铺修砌一道重城，把地形隐患欢喜岭给包裹进去。但孙承宗督师蓟辽后也发现了这个问题，他认为王在晋的方案缺乏纵深，容错性不高，而选择了筑城前推的方案，将宁远、松山、杏山、塔山、锦州一个个城堡推过去，试图一步步扩大战略纵深，后金无暇顾及之时，大明在大凌河和右屯也曾驻屯过，甚至义州广宁也在远景规划中。
无论是重城规划也好，关前筑城也好，从军事防御策略来说都是山海关的多重保险。但王在晋的规划更切合实际，只用不到百万两银子，历任三部尚书的他知道大明的财政危机比东北西南华北的危机还要严重，不能为了防御东虏而耗尽钱粮，使得自己心脏病先发作而死；而孙承宗及其继任者袁崇焕的方案则每年空耗国家六百万两银子，练出的十二万额兵攻不能攻，退不能退，对于支援盟友朝鲜和察哈尔蒙古起不到作用，在己巳之变中回援效果也不好。好在己巳之变后明廷回到了正确的轨道上来。
此次主动将防线南撤，欢喜岭的风险又再次凸显了出来。后金也知道山海关的命门，在大凌河围困一月便南下叩关。明廷的对策是在宁远和山海关之间积极防御，同时命卢象升率新军防守欢喜岭；后金的对策是用骑兵困住宁远等城堡，使守兵不能远离城防，待扬古利的援兵一到便全力进攻欢喜岭，然后再两面夹击力图破关。
考虑到明金士兵的差异和欢喜岭崎岖的地形，卢象升打破常规采用了大纵深防御阵地的防御策略。这个策略具体来说就是分兵占据山头，控制战场要冲；又以山为防，在各个山口埋伏精兵，扼守进出战场的大小道路；每支部队都划分讯地，各自坚守，除了重伤员可以后撤，其他人必须死守岗位，为此卢象升还专门设立了监督队，对脚跟不稳的人会给予及时和严厉的处罚；从天雄军和重组的关宁军中抽调老兵精锐，组成救火队，随时准备救援不利的区域或是对敌人薄弱处进行突击；另外在平坦开阔处埋设地雷以防止敌人迅猛突击。
除了依托山岭丘陵地形进行设防外，卢象升还派人查探地形，然后用班军对地形进行大规模改造，他们使用炸药改变地形或是用山石堵塞了过宽的兵力难以覆盖的山口，又在山间低地修筑工事营房，营房之外挖深壕筑高墙，壕沟外又设立木墙，木墙外再开一道壕沟，壕沟里埋设交叉竹木签，使得敌人要通过低地非得攻占营垒不可，攻占营垒又得付出相当代价。
经过四万新军两万班军一个月的建设，欢喜岭丘陵地带虽无坚城，也被打理得如铁桶一般。在十数条战线布置下，欢喜岭形成了大纵深防御阵地。扬古利来了就发现，金兵既难包围明军，又无法正面突破，就只能一块块的硬啃，打消耗战，最后看谁先顶不住。
于是明金双方在山岭谷地间展开了残酷的拉锯战，卢象升有时利用内线优势，逐步抵抗，层层防御；有时先埋伏好精兵，用老弱引诱金兵进攻，待其进入包围圈后再一起杀出，聚歼冒进金兵；有时通过夜袭夺回丢失的山头阵地......金兵虽勇猛善战，但死一个少一个，卢却不断可以得到整训兵的支援，因此战场依旧是胶着状态，后金援兵到来也未打开局面，反而陷入了更深的泥沼中。
关宁防御战一直打到九月初，护国军渡海夺粮成果的消息传来，明军是越打越有信心，金兵是越打越疲惫，明眼人都看出来后金迟早会后撤。只是想不到他们会撤得这么突然这么迅速。