宁远保卫战：火炮显威力，两万人战胜努尔哈赤20万大军

天启二年（1622），大学士、兵部尚书孙承宗负责蓟辽防务，孙元化向孙承宗提出修筑炮台的建议，得到采纳。孙承宗“筑台制炮，一如元化言”。

孙元化被派协助袁崇焕守宁远（今辽宁省兴城市），袁崇焕筑宁远城，孙元化则负责构筑炮台，将购置的西洋炮放在关键的位置，炮下装有可以灵活转动的支架，以增大炮火覆盖范围。

启六年（1626）正月，六十七岁的努尔哈赤率兵六万， 号称二十万，进攻宁远。宁远的明朝守军仅两万人，人们认为宁远必失，时孙元化不在宁远，未能参加宁远保卫战，但他相信袁宗焕凭利炮定能守住城池。

果不其然，后金丢兵弃甲，努尔哈赤中炮负伤退兵，八个月后，这位枭雄“用兵从无此丧败，惭发病死”。宁远之战，西炮大显威力，明廷君臣对洋炮刮目相看，孙元化筑台制炮的主张经受了实战的考验，袁崇焕说：“（我）兵不利野战，只有凭坚城用大炮一策。”孙元化官升一级。

宁远大捷当年，朝廷批准在北京铸造新式火炮，命孙元化主其事。孙元化聘请德国传教士汤若望为顾问。次年三月炮成，朝廷封巨炮为“安国全军平辽靖虏将军”。

崇祯二年（1629）， 后金兵绕道辽东从古北口入长城，直逼北京。袁崇焕飞骑援救，多疑的崇祯帝中了皇太极的反间计，误以为袁崇焕与后金有密约，图谋不轨，便把他杀了。

京师危急时，关内关外隔绝半年，孙元化守抚宁，救开平，复建昌、滦州、永平、遵化，所战皆捷，所辖八城二十四堡屹立不动，重要原因是西洋火炮威力巨大。崇祯皇帝闻讯大喜，特赐“劳臣”匾额一块，以示褒奖，孙元化声名远扬。

崇祯三年（1630），朝鲜使臣海道来华，在登州上岸，与洋人有过交往，葡人翻译陆若汉在给朝方翻译的信中说：我辈东来中国，在登州有幸遇到“贤达”的孙大人，献上火炮，表达不尽的感激。朝鲜使臣归国后在报告中称孙元化“清俭疏雅”，崇尚西学，人品极佳，与洋人相处融洽，是个人才。