熟悉辽西军阀战力的东江军，在听说他们加入了平叛大军后，假意接受招呼，并要求登莱巡抚谢琏与莱州知府朱万年出城宣旨。
七月初七日，出城宣旨的知府朱万年被杀，巡抚谢琏被抓，从而要挟莱州城内军民献城投降，但遭到莱州军民拒绝。
七月初十日，山东巡抚朱大典与新任山东巡按谢三宾奉命都诸将进剿叛军，二十二日，陈有时在攻打平度时被杀。
二十三日，得知出城招安的登莱巡抚谢琏被抓，莱州知府朱万年被杀，震怒之下的崇祯帝将被逮入京师的孙元化与张焘两人弃市，主张招抚的兵部侍郎熊明遇解任听勘，刘宇烈拿解至京拷问。
八月十三日，朱大典等在昌邑誓师，合二万一千名马步兵，分三路向登莱进军。
十九日，两军在距莱州城五十里外的沙河发生激战，叛军大败东遁，莱州之围遂解。
此战虽胜，但杀敌不多，惟叛军撤回登州者亦不及十分之三，其余均乘机四散逃逸，在当时所掳获的兵籍簿上列有叛军共九万余人，知此乱的规模实非等闲。
而遭围城逾半年的莱州府城成功牵制了叛军主力，令其无法流窜它处。
八月二十日，李九成闻莱州兵败后，遂将软禁于登州的谢琏杀害。
三十日，官兵进抵距黄县二十里的白马塘，叛军倾巢来战，号称十万之众，其中包含马兵万骑。
是役，叛军再度惨败，有一万三千人被斩，八百人被俘，至于逃散以及坠海而死者，不下数万。
九月初一日，官兵各路俱至登州并开始围城。
登州三面环山，北面向海，为避免遭敌夜袭，官军乃以数日的时间构筑一道长达三十里之围墙，其高如城，东西两端俱抵海。
由陈洪范、刘泽清率步兵守西墙，吴襄、靳国臣等率骑兵接应，刘良佐、邓玘等率步兵守南墙，金国奇、祖大弼等率骑兵接应，牟文绶等率步兵守东墙，祖宽、张韬等率骑兵接应。
由于叛军拥有二十几门红夷大炮，且李九成素负骁勇，常出城搏战，双方往往以数千马步军配合火炮进行大规模野战，互有胜负。
因城上的火炮威力强大，且防守森严（如城中衢路不许辽人以外者任意行走，违者斩之，又每垛夜间均以五人一同防守，按更轮替，传箭警睡，不时还缒人至城外夜巡），官军数次攻城俱无结果，遂决定采行紧守坐困的策略。
十二月初三日，李九成率叛兵出战时殁于阵，改由王子登替代，因李九成勇谋均甚于孔有德，且叛变过程主要的攻守战役多由他与陈有时担任前锋，素为辽人所推戴，叛军士气于是大受打击。
崇祯六年正月，高起潜在挂榜山新筑铳城，并用红夷大炮轰击城内，令叛兵胆寒，京师于是决定自京城再赶运四、五门大炮。
由于城中日益乏食，孔有德乃于崇祯六年二月十三日乘船自海上遁去，垫后的耿仲明和毛承禄则于十六日潜逃。