1631年（崇禎四年），大淩河之戰，祖大壽糧盡援絕，於是詐降，但後來使計逃回錦州明軍控制區

1641年（崇禎十四年）農曆三月開始的松錦大戰中，因援軍洪承疇兵敗，錦州解困徹底無望，於是祖大壽率部降清。

祖大壽，在明末清初，可以說是如雷貫耳。袁崇煥威震遼東之時，祖大壽是袁手下最得力的大將，寧遠保衛戰、寧錦大捷、北京保衛戰中都立下了汗馬功勞。

當袁崇煥殿被捕下獄後，他一怒之下領兵反叛，帶著部隊返回遼東。可是袁崇煥在獄中的一紙書信又把他招了回來，他的母親及孫承宗也勸他奮勇殺敵以贖出袁督師。在遼東將領中，他是營救袁崇煥積極一員，曾請求削職為民，以自己的官階贈蔭換取袁督師性命。但袁崇煥最終還是被崇禎下令千刀萬剮了。

之後祖大壽率領袁崇煥舊部，這支大明最精銳的部隊，駐守寧遠、錦州、大淩河等要塞，抵禦清兵的入侵。

崇禎四年，祖大壽奉孫承宗之命守大淩河城，八月，城才修了一半，皇太極以傾國之師，把大淩河城團團包圍住。祖大壽突圍不得，援軍又被擊退，只能閉城堅守。皇太極不斷地送信勸他投降，他都不予理睬。堅守了叄個月，彈盡糧絕。所有的將領，除了副將何可綱，都認為只剩下投降一條路了。於是祖大壽長嘆一聲：“人生豈有不死之理？但為國為家為身，叄者並重。今既盡忠報國，惟惜此身命。”於是殺了誓死不從的何可綱，與皇太極在城外設壇盟誓，算是正式投降了。然後他向皇太極獻策，他願意帶一支兵馬去錦州，在城裡當內應，皇太極滿心歡喜。但祖大壽進錦州城後就抵抗清軍。皇太極惱羞成怒，兩次御駕親征攻打錦州、寧遠，都無功而返。

祖大壽又為明朝守了十年的城，直到崇禎十四年四月，清兵再次傾國而來包圍錦州城。這一次整整圍了一年，洪承疇的十四萬援軍在松山被擊潰，洪承疇投降；祖大壽糧盡援絕，城中殺人相食的慘狀再度重演，只好再次投降。這樣的情況下，皇太極仍沒有殺他。只是沒給他部隊，沒再重用他了。

史書中記載他投降以後的唯一事蹟，是皇太極讓祖大壽寫信招降吳三桂，而吳三桂回信拒絕。之後史書再無記載祖大壽的事蹟，其基本銷聲匿跡了。

祖大壽平平安安地活到了順治十叄年，老死。