万历四十七年（1619年），明军在辽东一带遭遇惨重失败。由于各路将领轻敌冒进，互不协调，努尔哈赤趁机出击，将明军逐一击溃，明军在萨尔浒战场上惨败。辽东防务出现真空，明廷随即罢斥辽东经略杨镐，由熊廷弼接任。熊廷弼上任后，果断严整法纪，不到数月，辽东守备稳固，民心才渐渐安定下来。

次年，明神宗朱翊钧驾崩，熊廷弼因卷入朝廷党争，被政敌诽谤而罢职，辽东经略改由袁应泰掌管。然而，后金军乘胜攻入沈阳，再陷辽阳，袁应泰绝望自缢。眼见辽东危机四伏，熊廷弼再度被召回前线。

熊廷弼回任后，提出在天津、登莱设立舟师，准备跨海袭击后金，扰动其后方。明廷很快采纳这一策略，在登莱设立巡抚和舟师部队，登州、莱州正式成为抵御后金的重要重镇。这一举措虽迟到，却为日后抵御叛乱和外敌打下了基础。 到了崇祯年间，明军与后金的战事陷入拉锯状态。崇祯四年七月，为加强辽东防线，明军将领祖大寿率领1.3万军士与民众，在关外大凌河地区修筑城池。八月初六，皇太极亲率女真精锐围攻大凌河城，使用俘获及自制的红夷大炮进行攻坚，城周围的防御工事非毁即降。祖大寿急报朝廷，请求援军。

明廷在八月下旬派出驻防皮岛的张焘与登州参将黄蜚、孔有德会师，准备夹击后金军。然而九月末，孔有德以河面未冻实为由，拒绝渡河救援，明军陷入绝境。十月，明廷再次命令陆路增援，但登州守军兵力不足，火器主力也滞留双岛。无奈之下，孙元化只能派小船召回孔有德部，但此时大凌河城早已因粮尽弹绝而沦陷。

援辽队伍原本携带装备齐全，包括铁甲1985副、火炮1034门、火药5990斤。然而孔有德部自陆路出发后沿途怠慢，十一月底抵达直隶河间府吴桥县时兵变爆发。常说是部队饥寒交迫、官兵在乡绅家偷食鸡犬，引发惩罚而兵变，但第一手奏疏显示，孔部早已粮饷不足，部队怨气沸腾，加上李九成父子的贪污，最终导致兵变，孔有德被迫叛乱。

叛军自吴桥起兵，连陷陵县、临邑、商河、齐东等地，每到一处必掠府库、释放囚犯，山东巡按王道纯急告巡抚余大成。余大成却不信，直到青城沦陷才意识到事态严重。孙元化心存招安叛军的侥幸，不让沿途州郡抵抗，使山东兵力空虚，叛军得以横行无阻。

十二月二十二日，孔部驻登州城南的密神山，孙元化仍试图招安，派张可大抵御西城。孔部首战不利，张可大请发兵剿灭，孙元化却执意招安，放任叛军休整十日。元月初二，孔部再次围攻登州，张可大的南兵奋力抵抗，辽东兵张焘却逃跑。随后，叛军与城内投降明军勾结，占领登州东门，夺取重镇及大量兵器军资。登州一度沦为人间炼狱。

面对叛军的残暴，莱州知府朱万年冷静应对，动员全城防御。崇祯五年元月十七日，明廷罢斥余大成，任命徐从治为山东巡抚，谢琏为登莱巡抚，坚决主战派上阵，莱州城守势坚固。二十二日，杨御蕃率援军到达莱州，整顿军队后出征，直面叛军。

二十八日，明军与叛军在新城外列阵。叛军虽号称骑兵五千、步卒一万，但明军仅五千，兵力处于劣势。双方鏖战两日，叛军发动七千余人猛攻，杨御蕃带领将士坚守，最终突围成功，斩获敌首129颗，抢夺旗帜14杆，保存实力退守莱州。

二月初，新任山东巡抚徐从治与登莱巡抚谢琏抵达莱州，联合杨御蕃整顿军心，稳住局势。叛军主力连续抵达，围困莱州城，兵力声称十万，火器众多。然而，明军沉着应战，连续击退叛军登城攻势。二月初九至十日，叛军改用挖地道、架炮台等战术，对明军发起疯狂攻势，但明军坚守城防，挫败敌军多次攻击。

三月二十五日夜，战场静默，暗流涌动。叛军占据望海楼架设重炮，城内明军伤亡惨重。二十六日，总攻爆发，叛军借隧道与火炮冲击东北角城墙，城墙倒塌，明军奋力抵御。川兵、湖广兵援军及时到达，三次击退登城叛军。

四月初，明军援军2.5万抵达沙河镇，但指挥混乱，粮草被叛军破坏。叛军趁机掠夺，明军士气受挫。徐从治在视察城防时中炮身亡，更加重挫明军信心。然而，六月初，辽东援军入关，迫使叛军短暂讲和。七月初，明军开始收复登州及周边地区，孔有德、耿仲明残部逃遁北方。

经过多轮攻城、围剿，明军逐步清剿登州及水城，最终迫使叛军投降。崇祯六年四月，孔有德带残部向后金投降，所剩精锐仅三千余人。皇太极重视孔有德的火器技术与炮手，将其列为后金重要军力。孔有德归顺后金，培养炮手，充当前锋，攻陷旅顺，为清朝后来入关奠定基础。

崇祯九年，皇太极称帝，孔有德封恭顺王，耿仲明封怀顺王。明朝北方因吴桥兵变和孔部叛乱而严重受创，山东全境破败，登莱两镇村落荒废，人才损失惨重。明军北方战力崩溃，清军入关时几无抵抗之力，吴桥兵变后，大明亡国的命运已然注定。