抚顺是隶属于沈阳中卫的千户所城，建于明洪武十七年(1384年)，于成化四年(1468年)重修，周围三里，池深一丈、阔二丈，东、南、北三门。城的外围筑有四堡：会安堡、东州堡、马根丹堡、散羊峪堡，沿边建烽火台二十一处，一共组成了辽东都司东部前沿军事防御体系。
当时，抚顺之东三十余里外还有抚顺关，是明长城重要关口之一，主要用来控制关外女真诸部。抚顺关内设有马市，供女真和汉民相互通商。马市刚刚设立时，明朝的管理十分严格，但由于多年来努尔哈赤对明朝一直十分恭顺，马市的交易也空前活跃，因此抚顺守军对马市的盘查也就日渐松驰。在随后的战斗中，这座本应用来阻挡女真进犯的抚顺关，却没有发挥任何作用。
当时，抚顺马市的税收是抚顺明军重要财源之一，守将李永芳对此十分重视。四月十五日，抚顺城大开马市，各地商贾云集。清晨，后金总兵官麻承塔带领一批士兵扮作马贩混进抚顺关，同时又派人到抚顺城去讨要人参款和赏钱，随后又有数十辆装有人参和貂皮的商队跟进，抚顺居民纷纷出城东关交易，马市顿时沸腾起来。就在这时，右路军先锋四贝勒皇太极率五千兵马乘乱冲进抚顺关，很快兵临抚顺城下，努尔哈赤的五千人马随后赶到，将抚顺城团团围住，全城大乱。
面对这场必须拿下的战役，努尔哈赤没有急于发动进攻，而是派人给抚顺守将李永芳送去一封劝降信。
李永芳看完信后十分矛盾——身为边将的他很清楚眼前这些女真战士的勇猛，防卫单薄的抚顺未必能挡住敌人的冲击;但身为守将，又不能不战而降。于是李永芳披挂登城，一边假意投降，一边集结守军准备迎战——如果能守住，就将后金军全力击退;如果不能守，便开城迎降。
努尔哈赤见状，立刻下令攻城。早已混入城中的“商贾们”听到攻城的喊杀声，便里应外合向守城明军发起攻击。内外夹攻之下，李永芳见大势已去，便与中军赵一鹤等开城出降，但城中的千总王命印，把总王学道等却仍在率部抵抗，努尔哈赤只好挥师进城，将二人所部悉数歼灭。此役，后金掳掠军民近上万人，同时进攻东州和马根丹的代善大军也获得胜利，东州守将李弘祖战死，马根丹守备李大成被俘。
努尔哈赤在抚顺城只逗留了五天，这五天时间里，后金军以三城为中心，对周围百余里范围内的一百多座台堡大肆劫掠，共掳掠人畜近三十万，并在撤走前留下四千人马将抚顺城拆毁。
抚顺之战是八旗骑兵第一次正式向明军宣战，他的胜利大大激励了后金军对阵明军的勇气和信心;
努尔哈赤在抚顺之战中首次运用了“里应外合”和“包围劝降”，这两种手段后来也成为后金军夺取明朝坚固城池的“常备武器”;
努尔哈赤善待抚顺之战中俘获的商人和汉民，这个措施对弱化辽东百姓对后金的敌视起到了很大作用。