当李九成与孔有德率领叛军逼近登州，孙元化急令登莱总兵张焘率辽兵为主的登州兵出城与叛军交战，并调另一援辽总兵张可大出城夹击叛军。

但张焘与孔有德往日交情颇深，而且军中多为从东江过来的辽兵，两军交兵后，辽兵纷纷倒戈投向叛军，张可大部大败，不得不率着残军退守登州城。

面对城下叛军大军，孙元化依然寄希望于招安，并不顾张可大的反对而不断接收逃回城下的叛军，进而让城内城外的辽兵互通消息，与孔有德有旧交的城中耿忠明、陈光福等人，当晚举火为号，放叛军入城，从而导致坚固的登州府城在崇祯五年的正月便告失陷，俘获了城中军队近万人、马三千余匹、饷银十万于两、红夷大炮二十余门、弗朗机炮三百多门，以及小弗朗机炮手与铸炮师几十人，后都成了黄台吉与建奴的囊中之物，自此扭转了建奴无力攻打坚城的历史。

叛军在攻下登州府城后，开始部署营伍、伪授官爵，并铸都元帅印，推李九成为首、孔有德为副，耿忠明为都督。

叛军进入登州府城后，开始搜刮城中官员富户，尤其是曾经排挤轻视过东江军的人家，不仅钱财劫掠一空，男丁与女性老幼当场砍杀，年轻一点的被掳到军中淫乐，劫掠的钱财一部分当场分发给叛乱的将士，一部分用来诱反辽东半岛沿岸的东江守军，其中以盘踞在旅顺的陈有时与广鹿岛的毛承禄影响最大。

崇祯五年正月十三日，叛军攻破登州西南面的黄县，正月二十九日，新任通州总兵杨御藩率通州等兵会同王洪带领的天津兵马，与叛军在莱州府城掖县东八十里外的新城镇接战，因兵力悬殊，王洪天津兵马尚未交战便四散溃逃，导致杨御藩军大败，杨御藩仅率三百败兵退守掖县。

五年二月初一日，新任山东巡抚徐从治与登莱巡抚谢琏抵达莱州。

初三日，叛军抵达莱州城下，因莱州城城高池深，在试探了几次攻城后，选择了学黄台吉围点打援。

三月二十七日，兵部侍郎刘宇烈以都理的身份调集蓟州、密云等地的援兵与义勇两万五千余人向莱州进军，四月初二日，崇祯还让人从京中给刘宇烈送了六门红夷大炮。

但因刘宇烈等统帅不谙兵事，人马杂糅，纪律不明，调度无序，且粮草辎重遭叛军袭毁，最终在莱州城西南不远的沙河畔溃败，叛军不仅俘获无数，连新任山东巡抚徐从治也在此战中中炮身死。

五月初八日，原天津兵备道朱大典奉命巡抚山东，驻守青州调度平叛之事。