包围大凌河城之后，皇太极就连续不断地对祖大寿进行招降，他命人将劝降信射入城中，并派投降的汉官到城下喊话，但由于条件还不成熟，劝降最初遭到了祖大寿的拒绝。
随着时间的推移，城内明军越来越困难，出现人吃人的现象，明军内部开始出现分裂，除了何可纲等小部分人宁死不屈外，祖大寿等大部分人都发生了动摇。
到了十月份，明军第四次救援失败后，己无力再组织救援，只能听由大凌河明军自生自灭，在这种情况下，投降派占据了上风，开始与皇太极过行谈判。
十月十四日，皇太极派出俘获的明参将姜新现身说法，前往招降祖大寿，祖大寿率众官出城将姜新迎入城中，双方开始就投降条件进行商谈。
商谈之后祖大寿又派游击韩栋与姜新同回后金大营，觐见皇太极。当晚，皇太极派巴克什达海、库尔缠与姜新又将韩栋送入大凌河城。
双方迎来送往，难舍难分，和谈活动紧锣密鼓。
对于祖大寿来讲，投降需要解决两个问题：一是外部阻力，即部分将士担心后金按降后屠城；二是祖大寿个人利益。祖大寿的妻儿家属在锦州，如果投降恐怕会受到连累，另一方面是祖大寿家族在锦州、宁远等地拥有崇高的地位和巨大的经济利益，一旦投降，损失极大。
双方的谈判主要围绕解决这两个问题进行。
第一个问题易于解决，皇太极在信中说，你们不要听信谣言，担心投降后会被杀，你们既然投降，就是我的臣民，我怎么忍心杀你们，而且诱杀降人是受天谴的事情，难道我不怕天谴吗？在皇太极的一再保证和之前众降人的现身说法下，打消了将士们的顾虑，投降后会受到后金的礼遇基本上是可以相信的，投降的外部阻力解除。
第二个问题是一个真正的难题，如何才能保证祖大寿家属的安全，在辽东的崇高地位和巨大利益呢？
办法只有一个，那就是攻下锦州。
这样，虽然明朝失去了锦州，但是祖大寿什么也没有失去，他仍然可以在锦州当他的土皇帝，只不过是从明朝阵营整体切割到后金阵营。
祖大寿经营锦州多年，军中亲信部下众多，此时驻守锦州的明将正是祖大寿的堂弟祖大乐，祖大寿夺下锦州的可能性很大。
办法有了，关键是要得到后金的支持，只有后金同意才能实施这一计划。
然而此时后金对锦州并不感兴趣，后金的战略目的只是想获得明朝的承认，通过朝贡和贸易获得物质，每次打仗都是为了抢东西，获胜之后把粮食、货物、人口等战利品带走，把城池拆毁，然后就打道回府。
按照后金的传统风格，大凌河的明军将士投降之后，只有跟着后金一起回到沈阳，“身在异乡为异客”，失去了他们赖以生存和发展的基地。
后金匪气十足，胸无大志，这是包括祖大寿在内的众多明军将士不愿投降的一个主要原因。
因此，必须说服后金进取锦州，才能投降。
对于祖大寿等人来说，投降不是问题，问题是不能离开他们的“乐土”，他们不想作为战利品去后金，至于这个“乐土”的产权属于谁，并不重要，只要保证他们有居留权和使用权就可以。
为了让后金同意进取锦州，祖大寿想出了一招险棋，那就是祖大寿投降后假装突围成功，回到锦州明军中，然后伺机夺下锦州。这样一来，祖大寿就有了给皇太极的见面礼，自己的家属和财产得以保全，后金不费一枪一弹白得一个锦州，没有反对的理由。
十月二十六日，祖大寿点名要求后金派遣副将石廷柱一人入城面议，要“亲告以心腹之语”，这个心腹之语就是夺取锦州的计划。祖大寿对石廷柱说：“我己决心归顺后金，但是我虽然活了下来，但却再也见不到我的老婆孩子，这样活着又有什么意思呢？”接着他将夺取锦州的计划和盘托出。
石廷柱立即回到后金大营将祖大寿的想法报告皇太极，皇太极对此十分重视，命石廷柱与祖大寿义子祖可法继续就细节问题进行密秘磋商。
二十七日，祖大寿向皇太极表达了亲自回去夺取锦州的设想，他说，我原先打算派一个人潜回锦州，打听我弟弟祖大乐的消息，可是我又担心万一这个人被明军捉住，事情败露，因此我打算自己假装逃回，进入锦州起事，你觉得如何？
对于皇太极来说，这个方案是可以按受的，如果祖大寿真的拿下锦州，那将是一个意外收获，如果祖大寿一去不返，也没有太大的损失。祖大寿众多子侄留在后金，作为人质，而且祖大寿投降后金的诸多证据掌握在皇太极手中，只要皇太极愿意出卖祖大寿，就可以借明朝之手杀之，于是皇太极欣然接受这个方案。
至此，祖大寿的所有顾虑都被打消，投降己是水到渠成之事。
二十八日，祖大寿大开城门，举行投降仪式，为取信于后金，祖大寿命人将宁死不降的副将何可纲五花大绑，押送城外，在后金诸将面前斩杀，然后双方盟誓。
祖大寿杀何可纲，一是为了排除投降的阻力，二是为了向后金表示诚意。
何可纲之死极其惨烈，史载：可纲颜色不变，不出一言，含笑而死。城内饥人争取其肉。何可纲之死，也是祖大寿诚心投降后金的一个铁证。
当晚，祖大寿亲到后金大营拜见皇太极，皇太极郑重其事，张灯结彩，还亲自出幄迎接，祖大寿见到皇太极，行跪拜之礼，皇太极连忙制止，双方行了抱见之礼。入幄之后，皇太极让祖大寿坐在自己身旁，亲自以金杯盛酒赐之，又赐以御服黑狐帽、貂裘、白马等物。到了开宴入席时，祖大寿又被待以最高礼节，只有汗兄代善坐于其上。关于计取锦州的问题，双方商定祖大寿率军佯装逃走，并带着部分后金兵入城作为内应。
二十九日，皇太极命多尔衮等贝勒准备配合祖大寿袭取锦州。为了能和祖大寿所率350名亲随士兵一起混入城中，参加此次行动的金军（官48员，兵4000人）都奉命改穿了汉装。然而当天夜里，大凌河城内发生了严重骚乱，约二鼓时分，有人在城内放起枪炮，制造混乱。
祖大寿感到事情泄露，无法再带兵回锦州，于是祖大寿又向皇太极建议改变原有方案，由他率少数亲信徒步入城，以防止泄密。
皇太极问祖大寿，你如果要回锦州的话，你怎么解释守军才能相信你，并放你入城，入城以后你又打算用什么办法夺取锦州呢？
祖大寿说，我就说我是昨天晚上突围出来，躲进山中，今天晚上乘着夜色走回来的，他们没有不让我进城的道理。锦州军民，有很多都是我的属下，起事问题不大，只是担心巡抚丘禾嘉起疑心，如果我的部下都听命于我，我就将丘巡抚或杀或擒，很容易就解决。
祖大寿还与皇太极约定暗号，他说，如果初二日听见炮声，说明我己经成功进城，初三或初四再听到炮声，说明我己经成功起事，你就可以带兵前来接应。
十一月初一，皇太极赐宴后，祖大寿便率领26名部下出发，石廷柱将他们送到小凌河后，祖大寿一行下了马，徒步过河，趁着夜色，奔向锦州城。