后金派数万骑兵攻打宁远，远近大震，后金军包围宁远，满桂和袁崇焕在城里死守。后金军开始攻打西南城角，他们点发西洋红夷大炮，打伤很多攻城的后金军。后金军转攻宁远南边的城墙，他们再用火器将其打退，于是包围解除，天启帝朱由校十分高兴，提拔满桂为都督同知，实际上为总兵官。后来，又一次论功，给满桂加级为右都督，荫子副千户，世袭。满桂上书谢恩，并且自叙自己前后立过的功劳，天启帝下诏做了赞扬性的回答，又升任他为左都督。
满桂当初与赵率教关系很好，在此次战役中，满桂恨赵率教不亲自来援救自己，从此相互责怪。天启帝听说后，曾下诏告诫、勉励，接着袁崇焕又跟满桂不和，上书说他踌躇满志，谩骂同僚，恐怕他会耽误边疆的大事，请把他调到别的兵镇，把关外的事权交给赵率教。满朝大臣都知道满桂能胜任，但担心他们在一个城中或许会坏事，就把满桂召了回来。督师王之臣极力说满桂不能调开，但是召他回来的命令已经下达，王之臣又请把他安排在山海关门口，袁崇焕都不听从，朝廷就命令满桂以原职在中军府办理佥书的事务。不久，袁崇焕自己后悔，请求采用王之臣的意见，天启帝于是同意，让满桂挂印移镇山海关大门，兼任统领关外四路及燕河、建昌等地的驻军，并赐给他尚方宝剑以便提高他的权限。
后金军包围锦州，分出兵力进取宁远。满桂派兵援救，被包围在笊篱山。满桂和总兵尤世禄赶赴前线，大战一场，胜负相当。于是，进入宁远城中，和崇焕商量防御的办法，后金军兵临城下，满桂率领副将尤世威等人出城迎战，杀伤不少后金军，满桂自己也身受重伤。捷报递上后，朝廷给满桂加官为太子太师，世荫锦衣佥事，等袁崇焕离职走后，王之臣再次担任督师，很推崇满桂的才干，请朝廷仍然派他镇守宁远。当蒙古炒花等部落分崩离散时，满桂与王之臣召来很多蒙古人安置在自己部下。
天启帝去世，崇祯帝朱由检即位，下诏告诫王之臣注意不要再蹈袁应泰、王化贞的覆辙，并且批评满桂迎合王之臣的心意，满桂于是告病，请求解职，崇祯帝不同意。言官纷纷弹劾王之臣，进而连及满桂，王之臣遭到罢官，满桂也被召回军府。恰逢大同总兵渠家桢出事，就让满桂接替渠家桢担任大同总兵。大同长期以来仗着议和放松战备，插部西侵，顺义王于是进入大同境内来大肆掳掠。渠家桢和巡抚张翼明被判死刑，插部拿到抚赏金还不离开，满桂到任后，视察八路七十二座城堡，边防战备得到大力整顿，大同军民因此才消除恐惧心理。