十二月二十二日，孔部叛军抵达登州城下，孙元化派人携带粮秣酒肉前往叛军营地慰问并招抚，但谁也没有料到孔部一面继续忽悠孙元化，一面又连夜组织士兵攻打登州西城，幸好总兵官张可大有所警觉，率南兵严防死守，这才用大炮击败了意在偷袭夺城的孔军。
击败夜袭之敌后，张可大向孙元化痛陈厉害，建议于崇祯五年元月初一，集合各路大军合攻孔有德部，然而孙元化拒不发兵，至此，在孔部叛乱早期扼杀叛乱的最后一个机会，就这样被孙元化白白浪费了。
崇祯五年正月初二，在登州城下好整以暇的休整十日后，孔有德部再度对登州发起了进攻，孙元化这才害怕了，因此，急调张可大的南兵与张焘率领的辽兵共同迎战孔有德部，然而正当张可大所部南兵奋战之时，张焘所部辽兵又一次发挥了坑队友的天赋，独自逃跑了。
张可大部孤军奋战，虽然给予孔有德部以较大的杀伤，但包括中军管维城、游击陈良谟、守备盛洛、姚士良在内的大部分官兵都战死当场，只有张可大侥幸突围而在张焘这边，虽然提前逃跑，但依旧有一半军士投降了孔有德。
正月初三，投降孔有德的34名明军突然出现在登州城门外，要求入城。
两军交战，投降的士兵被无缘无故的放回，本就疑点重重，但一错再错的孙元化却不顾张可大等人的劝说，对这些士兵不加甄别，一意孤行的允许这些士兵进入登州城，就这样，叛军便轻而易举的混进了登州城。
随即，这些混入登州城的叛军联络上了中军耿仲明、都司陈光福等城内原东江镇的军官，唆使他们充当内应，并于当天深夜与城外孔部叛军里应外合，不费吹灰之力，就拿下了登州的东门，至此，被明廷完善多年，可谓坚不可摧的登州城就这样落入了叛军之手。
随着登州城一并落入叛军掌握的还有各路援兵及张焘旧部在内的7000士兵、3000匹军马、10万两饷银，并由红夷大炮20余门、佛郎机炮在内的其余火炮300余门，各种火器甲仗更是不可胜数，倒是让叛军的实力一下子膨胀起来。
更为可气的是，叛军及部分城内辽民面对后金屠刀是怂的一逼，但屠杀起登州城内的其他百姓来却如狼似虎、残暴异常明末乱世，类似的情况可不少啊，但凡是打不过后金军的，投降后金军的，对本国子民举起屠刀来，可都是连眼都不眨的让昔日繁华的登州城，一下子就陷入了人间炼狱之中。
至于孙元化本人，据说想要挥刀自杀的，可惜跟日后水太凉一个德性，刀架在脖子上了，却始终下不去手，最终为孔有德部所俘获，而与之鲜明对比的是，总兵张可大在斩杀其妾陈氏后，果断的上吊自尽了