督学南畿，严明有声。以杖死诸生事，与巡按御史荆养乔相讦奏。养乔投劾去，廷弼亦听勘归。
四十七年，杨镐既丧师，廷议以廷弼熟边事，起大理寺丞兼河南道御史，宣慰辽东。旋擢兵部右侍郎兼右佥都御史，代镐经略。未出京，开原失，廷弼上言：“辽左，京师肩背；河东，辽镇腹心；开原又河东根本。欲保辽东则开原必不可弃。敌未破开原时，北关、朝鲜犹足为腹背患。今已破开原，北关不敢不服，遣一介使，朝鲜不敢不从。既无腹背忧，必合东西之势以交攻，然则辽、沈何可守也？乞速遣将士，备刍粮，修器械，毋窘臣用，毋缓臣期，毋中格以沮臣气，毋旁挠以掣臣肘，毋独遗臣以艰危，以致误臣、误辽，兼误国也。”疏入，悉报允，且赐尚方剑重其权。甫出关，铁岭复失，沈阳及诸城堡军民一时尽窜，辽阳汹汹。廷弼兼程进，遇逃者，谕令归。斩逃将刘遇节、王捷、王文鼎，以祭死节士。诛贪将陈伦，劾罢总兵官李如桢，以李怀信代。督军士造战车，治火器，浚濠缮城，为守御计。令严法行，数月守备大固。乃上方略，请集兵十八万，分布叆阳、清河、抚顺、柴河、三岔儿、镇江诸要口，首尾相应，小警自为堵御，大敌互为应援。更挑精悍者为游徼，乘间掠零骑，扰耕牧，更番迭出，使敌疲于奔命，然后相机进剿。疏入，帝从之。
廷弼之初抵辽也，令佥事韩原善往抚沈阳，惮不肯行。继命佥事阎鸣泰，至虎皮驿恸哭而返。廷弼乃躬自巡历，自虎皮驿抵沈阳，复乘雪夜赴抚顺。总兵贺世贤以近敌沮之，廷弼曰：“冰雪满地，敌不料我来。”鼓吹入。时兵燹后，数百里无人迹，廷弼祭诸死事者而哭之。遂耀兵奉集，相度形势而还，所至招流移，缮守具，分置士马，由是人心复固。
廷弼身长七尺，有胆知兵，善左右射。自按辽即持守边议，至是主守御益坚。然性刚负气，好谩骂，不为人下，物情以故不甚附。
明年五月，我大清兵略地花岭。六月，略王大人屯。八月，略蒲河。将士失亡七百余人，诸将世贤等亦有斩获功。而给事中姚宗文腾谤于朝，廷弼遂不安其位。宗文者，故户科给事中，丁忧归。还朝，欲补官，而吏部题请诸疏率数年不下，宗文患之。假招徕西部名，属当事荐己。疏屡上，不得命。宗文计穷，致书廷弼，令代请。廷弼不从，宗文由是怨。后夤缘复吏科，阅视辽东士马，与廷弼议多不合。辽东人刘国缙先为御史，坐大计谪官。辽事起，廷议用辽人，遂以兵部主事赞画军务。国缙主募辽人为兵，所募万七千余人，逃亡过半。廷弼闻于朝，国缙亦怨。廷弼为御史时，与国缙、宗文同在言路，意气相得，并以排东林、攻道学为事。国缙辈以故意望廷弼，廷弼不能如前，益相失。宗文故出国缙门下，两人益相比，而倾廷弼。及宗文归，疏陈辽土日蹙，诋廷弼废群策而雄独智，且曰：“军马不训练，将领不部署，人心不亲附，刑威有时穷，工作无时止。”复鼓其同类攻击，欲必去之。御史顾慥首劾廷弼出关逾年，漫无定画；蒲河失守，匿不上闻；荷戈之士徒供挑浚，尚方之剑逞志作威。
当是时，光宗崩，熹宗初立，朝端方多事，而封疆议起。御史冯三元劾廷弼无谋者八、欺君者三，谓不罢，辽必不保。诏下廷议。廷弼愤，抗疏极辨，且求罢。而御史张修德复劾其破坏辽阳。廷弼益愤，再疏自明，云“辽已转危为安，臣且之生致死。”遂缴还尚方剑，力求罢斥。给事中魏应嘉复劾之。朝议允廷弼去，以袁应泰代。廷弼乃上疏求勘，言：“辽师覆没，臣始驱羸卒数千，踉跄出关，至杏山，而铁岭又失。廷臣咸谓辽必亡，而今且地方安堵，举朝帖席。此非不操练、不部署者所能致也。若谓拥兵十万，不能斩将擒王，诚臣之罪。然求此于今日，亦岂易言。令箭催而张帅殒命，马上催而三路丧师，臣何敢复蹈前轨？”三元、应嘉、修德等复连章极论，廷弼即请三人往勘。帝从之。御史吴应奇、给事中杨涟等力言不可，乃改命兵科给事中朱童蒙往。廷弼复上疏曰：“臣蒙恩回籍听勘，行矣。但台省责臣以破坏之辽遗他人，臣不得不一一陈之于上。今朝堂议论，全不知兵。冬春之际，敌以冰雪稍缓，哄然言师老财匮，马上促战。及军败，始愀然不敢复言，比臣收拾甫定，而愀然者又复哄然责战矣。自有辽难以来，用武将，用文吏，何非台省所建白，何尝有一效。疆场事，当听疆场吏自为之，何用拾帖括语，徒乱人意，一不从，辄怫然怒哉！”及童蒙还奏，备陈廷弼功状，末言：“臣入辽时，士民垂泣而道，谓数十万生灵皆廷弼一人所留，其罪何可轻议？独是廷弼受知最深，蒲河之役，敌攻沈阳，策马趋救，何其壮也？及见官兵驽弱，遽尔乞骸以归，将置君恩何地？廷弼功在存辽，微劳虽有可纪；罪在负君，大义实无所逃。此则罪浮于功者矣。”帝以廷弼力保危城，仍议起用。