由于屺姆岛上的部队只管收容难民，并不拦截叛军运输。为了给明廷以充分的压力，叛军得到了屺母岛方面的明确承诺：只要不对南门关厢开火，叛军从其他各门破城他们均不会干涉。叛军随即开始肆无忌惮的运输重炮和弹药到莱州城下，不断猛攻莱州城。
孙元化虽然因为登州失陷的关系，一度遭到城内官、将的排挤，但是来援的神武左營參軍彭有謨和取得南门大捷的吕泽扬都是他的麾下，所以不得不继续借重于他，而当莱州大捷的奏章上去之后，他渐渐又成了莱州乃至山东的战事的核心人物了。
在激烈攻防战斗中，城内一批守城官员、将领和缙绅相继“殉国”，其中既有历史上力战而死的萊州衛指揮李夢果和百戶白仲仁等人，又有原本还能当上了满清天津巡抚的莱州缙绅張忻，也“中流矢”战死了。总之，莱州本地的缙绅和本地军官阵亡者甚重，一批不少生员也战死了。一时间莱州城似乎到了危如累卵的地步。
到了这年的农历三月二十七日，兵部侍郎劉宇烈以督理的身份誓師向萊州進發，共調集薊門、密雲等地的援兵和義勇鄉兵，三镇人马步骑兵共计二萬五千人。四月初二日，崇禎帝還特遣太监送紅夷大砲六位至沙河交付援軍。
不过劉宇烈等統帥均不諳兵事，各路人馬雜揉前行，紀律混乱。在慢吞吞的行进中由王文晟押送的八百多辆车的粮草辎重遭到叛军骑兵的袭击，全部遭敵焚毁，不但造成供给困难，道路也被切断。
孔有德命令收编了王文晟的士兵，又派人在官兵老营所在的昌邑县城内散播三营官兵全军覆没的谣言。接着又用降兵攻打昌邑县城。刘宇烈大为恐慌，直接逃回青州。几天之后刘宇烈听说三镇的官兵还在，只是粮草都被烧光了，无法再战。就下令撤军。叛军趁机偷袭，官兵在沙河全軍溃败，被俘者不计其数，大量火器被叛軍缴获。
接下来，明军又闹出更大的笑话，天津旧将孙应龙自称和耿仲明是兄弟，夸口说能让耿仲明把孔有德，李九成绑来投降。天津巡抚郑宗周相信了他的话，给了他六十条船，两千号人马。
孙应龙派人前去说降耿仲明，耿仲明以诈降为手段将孙应龙和天津水师的二千人船直接诱到登州水城下，耿仲明随后将孙应龙斩首。因为获得了这支水师，叛军的水上力量更为强大，能够很方便的从东江各地交通，源源不断的东江旧部开始从海上涌入登莱地区。
官兵一连串的溃败造成了东三府局势愈发混乱，大量的溃兵沦为土匪或者直接加入叛军，这使得大批百姓蜂拥前往屺母岛避难，一度