叛军围攻莱州，形势危急。山东官绅联名向朝廷呼吁，要求发重兵痛剿。
三月，明廷成立山东行营，以兵部侍郎刘宇烈为总督山东军务，再调驻守蓟门的川兵四千，由总兵邓玘统率，以山东右布政使杨作楫为监军，再以副将牟文绶率密云兵三千，星夜驰援莱州。
刘宇烈是四川绵竹人，上年大凌河危急时，崇祯曾任命其为辽东巡抚接替丘禾嘉。刘宇烈还没到山海关，崇祯忽然觉得其难以胜任，又命其折回北京。
邓玘也是四川人，行伍出身，以镇压贵州土司安邦彦起家，累升至副总兵。崇祯三年春，入援京师，与后金军战于京郊，战绩不俗，是收复遵化的主力部队，因功实授总兵。之后一直镇守蓟州，所部号为劲旅。
兵部给邓玘的任命是山东行营援剿总兵，专门给铸了大印以示隆重。邓玘到兵部领印时拜见了兵部尚书熊明遇，熊尚书对他慰劳备至。邓玘走后，熊明遇对身边僚佐说“朝廷只此一副家当，无他长技矣”
刘宇烈被委以重任，甚是兴奋欢喜，但之前并没有带兵作战经验，如何剿灭叛军心中无数。出京之际，特地拜访内阁首辅周延儒和兵部尚书熊明遇，请示方略。
三人见面，先互相吹捧了一通，以活跃气氛。刘宇烈很谦虚的向二位大僚请示如何平叛。周、熊二人立场一致，都说皇上明旨煌煌，我公此去自然以援剿为正，统率天兵，大施挞伐，救民水火。不过疆场之中，瞬息万变，亦当以便宜相机四字斟酌。
这话说的滴水不漏，八面玲珑，不愧是朝廷大佬指示。刘宇烈冰雪聪明，一点就透，顿时明白。忙不迭的道谢“谨受教，学生此去定以此四字为圭皋”
刘宇烈带着同乡总兵邓玘率川兵出京南下，进抵青州，传檄各部队会师昌邑。
几天后，总督山东军务兵部侍郎刘宇烈在昌邑誓师，一起出席誓师大会的还有山东巡按王道纯、中央特派监视太监吕直、四川总兵邓玘、保定总兵刘国柱、天津总兵王洪山东义勇副总兵刘泽清等高级文武大员。刘宇烈下令以四川总兵邓玘为中路军，保定总兵刘国柱为左路军，天津总兵王洪为右路军，都司王文晟押运粮草辎重。山东义勇副总兵刘泽清率部出平度。约定全军于四月初六齐抵莱州城下。
昌邑城外，明军刀枪耀眼，战马欢腾，威武雄壮。
四月初七，山东行营马步大军两万五千进抵莱州以西四十里的沙河，与叛军相遇。
明军声势浩大，锐气正盛，未过多时就将叛军杀败，生擒叛将陈文才，献与刘宇烈。刘总督抖起官威，先训斥了一番，命人取过银两交于陈文才，让他回去命孔有德马上卸甲投降，本督保他不死，如执迷不悟，大兵到处，尔等立成齑粉。
陈有才得了性命，喜出望外，拿着银子去见孔有德。
孔有德见官军势大，不可力敌，决定智取。
经侦察得知，官军粮草由都司王文晟带乡兵千余人护送，孔有德计上心来。毛文龙与后金多年为敌，正面交锋常吃败仗，敌后骚扰，抄截粮道倒是经常得手，让后金头痛不已。孔有德追随毛文龙多年，得其亲炙，也精于此道。一见官军有机可乘，岂能放过。
官军旗开得胜，将左中右三路大军并作一处。总督刘宇烈坐镇昌邑，三总兵挺进莱州。总督不在，军中没了最高领导，三位总兵并辔而行，闹起了意见。
邓玘以为他是朝廷明文委任的援剿总兵，又负责指挥中路部队，所部是百战精兵，在关内和后金军交过手，收复遵化他又是主力，总督不在理应以他为尊。
刘国柱、王洪见邓玘隐然以主帅自居，对他们发号施令，心中不忿。大家都是总兵，你邓玘凭什么指挥我们？你那些川娃子兵一个个瘦小枯干，还号称劲旅，简直让人笑掉大牙。二人形成统一战线，只要是邓玘的军令，不管对错，一律反对。
三人两派，终日吵闹，哪顾得上协力同心，破敌解围。兵行八日，委顿不前。
孔有德却没闲着，亲率精兵三千，从间道偷袭官军粮道。将王文晟全军包围，杀得七零八落，官军粮草尽落敌手，孔有德拉了几百车，运不走的八百车粮草一把火烧了个精光，熊熊大火，直冲云霄。
兵无粮自乱，是千古不易之理。三总兵听说粮草被焚，都慌了手脚，互相埋怨一通，各自领兵回师。时值半夜，官军乱作一团，哄然而散，仓促拔营，毫无纪律，被叛军所乘，被杀得大败，大炮火器等重武器来不及携带，都被叛军缴获，被俘虏者无数。
邓玘逃回昌邑，王洪、刘国柱跑到更西的潍县。刘泽清不知大军已败，孤军已进至莱州城下，与叛军接战，势单力薄，败退而走，刘泽清手上中了一刀，两根手指险被削断。
败讯传来，明朝中枢主抚的声浪又起。
援军大败，叛军气焰大张，四面攻城，架起孙元化苦心制造的红衣大炮、各种中炮、小炮和沙河之战官军丢下的各式火器，一齐向城头轰击。叛军火炮众多，又富有精于施放的炮手，硝烟弥漫、火光迸发，打的守军非死即伤，躲避不迭。
莱州被围后，两位巡抚都住在城头，衣不解带，尽力守御。
四月十六清晨，山东巡抚徐从治在城头守了一夜，与登莱巡抚谢琏做好交接后，下城回到离城墙不远的官署准备休息。睡眼朦胧中，刚洗了一把脸，正要上床，忽听城外炮声如雷，急忙推开窗户张望，不巧有一颗飞弹射将过来，正中其脑，当场毙命。城中守军无不大哭。
莱州之围，久而不解，朝中山东籍官员又开始联名攻击刘宇烈恇怯无能，请求朝廷再增派兵马。兵部调昌平总兵陈洪范统兵三千南下增援。因邓玘、王洪、刘国柱三人互不相下，以致兵败。特地加了陈洪范提督衔，位在总兵之上。明代总兵就是常设实用武职的最高级别，提督属于临时性的官职。
陈洪范是辽东人，但天启年间就在西北任职，曾任甘肃副总兵。崇祯二年调任南京，提督大校场。己巳之变，曾上本请求入援京师，崇祯因他是辽东人，怕与后金有勾搭，不让前来。乱平之后，任命为昌平总兵。
熊明遇派陈洪范提督诸军，有深意存焉。盖陈洪范是辽人，孔有德、耿仲明也是辽人，说起话来有一种亲切感，虽然朝命陈洪范率部痛剿，但抚意亦在其中。
陈洪范到了山东，并未立刻进兵，他在等一个人。
天津有一名废将孙应龙，早年间在辽东混迹，自称和耿仲明兄弟交情莫逆，只要他去，就可说动耿仲明献出孔有德、李九成降顺朝廷，说的神乎其神，煞有介事。天津巡抚郑宗周信以为真，拨给他兵船六十只，水军两千，渡海南下。
孙应龙来到登州海面，派人去见耿仲明，说明来意。耿仲明满口应承，说数日之内定当斩孔有德之首献与朝廷，以明心迹。
耿仲明刚过三十，年纪不大，却阴险多智。在登州城内找了一名与孔有德相貌相似之人，取下首级，送与孙应龙，并请孙应龙入城受降。孙应龙一见大喜，说“这正是孔有德之首级，耿仲明果然忠义”，带领随从，欣然入城。刚进城门，就被耿仲明来了个瓮中捉鳖，孙应龙被斩下首级（这回货真价实），两千水军、六十只兵船尽归叛军。叛军声势更盛。
五月，驻扎旅顺没耳鼻的皮岛总兵黄龙也率水师从海上攻打登州，被耿仲明用炮一阵猛轰，不克而还。
徐从治中炮身亡，明廷提升天津兵备道朱大典为右佥都御史，山东巡抚。叛军愈发猖獗，四出攻略，登州叛军攻陷招远，又围困莱阳，山东境内一片骚然。