包圍大淩河城之後，皇太極就連續不斷地對祖大壽進行招降，他命人將勸降信射入城中，並派投降的漢官到城下喊話，但由於條件還不成熟，勸降最初遭到了祖大壽的拒絕。
隨着時間的推移，城內明軍越來越困難，出現人吃人的現象，明軍內部開始出現分裂，除了何可綱等小部分人寧死不屈外，祖大壽等大部分人都發生了動搖。
到了十月份，明軍第四次救援失敗後，己無力再組織救援，只能聽由大淩河明軍自生自滅，在這種情況下，投降派佔據了上風，開始與皇太極過行談判。
十月十四日，皇太極派出俘獲的明參將姜新現身說法，前往招降祖大壽，祖大壽率衆官出城將姜新迎入城中，雙方開始就投降條件進行商談。
商談之後祖大壽又派遊擊韓棟與姜新同回後金大營，覲見皇太極。當晚，皇太極派巴克什達海、庫爾纏與姜新又將韓棟送入大淩河城。
雙方迎來送往，難捨難分，和談活動緊鑼密鼓。
對於祖大壽來講，投降需要解決兩個問題：一是外部阻力，即部分將士擔心後金按降後屠城；二是祖大壽個人利益。祖大壽的妻兒家屬在錦州，如果投降恐怕會受到連累，另一方面是祖大壽家族在錦州、寧遠等地擁有崇高的地位和巨大的經濟利益，一旦投降，損失極大。
雙方的談判主要圍繞解決這兩個問題進行。
第一個問題易於解決，皇太極在信中說，你們不要聽信謠言，擔心投降後會被殺，你們既然投降，就是我的臣民，我怎麼忍心殺你們，而且誘殺降人是受天譴的事情，難道我不怕天譴嗎？在皇太極的一再保證和之前衆降人的現身說法下，打消了將士們的顧慮，投降後會受到後金的禮遇基本上是可以相信的，投降的外部阻力解除。
第二個問題是一個真正的難題，如何才能保證祖大壽家屬的安全，在遼東的崇高地位和巨大利益呢？
辦法只有一個，那就是攻下錦州。
這樣，雖然明朝失去了錦州，但是祖大壽什麼也沒有失去，他仍然可以在錦州當他的土皇帝，只不過是從明朝陣營整體切割到後金陣營。
祖大壽經營錦州多年，軍中親信部下衆多，此時駐守錦州的明將正是祖大壽的堂弟祖大樂，祖大壽奪下錦州的可能性很大。
辦法有了，關鍵是要得到後金的支持，只有後金同意才能實施這一計劃。
然而此時後金對錦州並不感興趣，後金的戰略目的只是想獲得明朝的承認，通過朝貢和貿易獲得物質，每次打仗都是爲了搶東西，獲勝之後把糧食、貨物、人口等戰利品帶走，把城池拆毀，然後就打道回府。
按照後金的傳統風格，大淩河的明軍將士投降之後，只有跟着後金一起回到瀋陽，“身在異鄉爲異客”，失去了他們賴以生存和發展的基地。
後金匪氣十足，胸無大志，這是包括祖大壽在內的衆多明軍將士不願投降的一個主要原因。
因此，必須說服後金進取錦州，才能投降。
對於祖大壽等人來說，投降不是問題，問題是不能離開他們的“樂土”，他們不想作爲戰利品去後金，至於這個“樂土”的產權屬於誰，並不重要，只要保證他們有居留權和使用權就可以。
爲了讓後金同意進取錦州，祖大壽想出了一招險棋，那就是祖大壽投降後假裝突圍成功，回到錦州明軍中，然後伺機奪下錦州。這樣一來，祖大壽就有了給皇太極的見面禮，自己的家屬和財產得以保全，後金不費一槍一彈白得一個錦州，沒有反對的理由。
十月二十六日，祖大壽點名要求後金派遣副將石廷柱一人入城面議，要“親告以心腹之語”，這個心腹之語就是奪取錦州的計劃。祖大壽對石廷柱說：“我己決心歸順後金，但是我雖然活了下來，但卻再也見不到我的老婆孩子，這樣活着又有什麼意思呢？”接着他將奪取錦州的計劃和盤托出。
石廷柱立即回到後金大營將祖大壽的想法報告皇太極，皇太極對此十分重視，命石廷柱與祖大壽義子祖可法繼續就細節問題進行密秘磋商。
二十七日，祖大壽向皇太極表達了親自回去奪取錦州的設想，他說，我原先打算派一個人潛回錦州，打聽我弟弟祖大樂的消息，可是我又擔心萬一這個人被明軍捉住，事情敗露，因此我打算自己假裝逃回，進入錦州起事，你覺得如何？
對於皇太極來說，這個方案是可以按受的，如果祖大壽真的拿下錦州，那將是一個意外收穫，如果祖大壽一去不返，也沒有太大的損失。祖大壽衆多子侄留在後金，作爲人質，而且祖大壽投降後金的諸多證據掌握在皇太極手中，只要皇太極願意出賣祖大壽，就可以借明朝之手殺之，於是皇太極欣然接受這個方案。
至此，祖大壽的所有顧慮都被打消，投降己是水到渠成之事。
二十八日，祖大壽大開城門，舉行投降儀式，爲取信於後金，祖大壽命人將寧死不降的副將何可綱五花大綁，押送城外，在後金諸將面前斬殺，然後雙方盟誓。
祖大壽殺何可綱，一是爲了排除投降的阻力，二是爲了向後金表示誠意。
何可綱之死極其慘烈，史載：可綱顏色不變，不出一言，含笑而死。城內飢人爭取其肉。何可綱之死，也是祖大壽誠心投降後金的一個鐵證。
當晚，祖大壽親到後金大營拜見皇太極，皇太極鄭重其事，張燈結綵，還親自出幄迎接，祖大壽見到皇太極，行跪拜之禮，皇太極連忙制止，雙方行了抱見之禮。入幄之後，皇太極讓祖大壽坐在自己身旁，親自以金盃盛酒賜之，又賜以御服黑狐帽、貂裘、白馬等物。到了開宴入席時，祖大壽又被待以最高禮節，只有汗兄代善坐於其上。關於計取錦州的問題，雙方商定祖大壽率軍佯裝逃走，並帶着部分後金兵入城作爲內應。
二十九日，皇太極命多爾袞等貝勒準備配合祖大壽襲取錦州。爲了能和祖大壽所率350名親隨士兵一起混入城中，參加此次行動的金軍（官48員，兵4000人）都奉命改穿了漢裝。然而當天夜裡，大淩河城內發生了嚴重騷亂，約二鼓時分，有人在城內放起槍炮，製造混亂。
祖大壽感到事情泄露，無法再帶兵回錦州，於是祖大壽又向皇太極建議改變原有方案，由他率少數親信徒步入城，以防止泄密。
皇太極問祖大壽，你如果要回錦州的話，你怎麼解釋守軍才能相信你，並放你入城，入城以後你又打算用什麼辦法奪取錦州呢？
祖大壽說，我就說我是昨天晚上突圍出來，躲進山中，今天晚上乘着夜色走回來的，他們沒有不讓我進城的道理。錦州軍民，有很多都是我的屬下，起事問題不大，只是擔心巡撫丘禾嘉起疑心，如果我的部下都聽命於我，我就將丘巡撫或殺或擒，很容易就解決。
祖大壽還與皇太極約定暗號，他說，如果初二日聽見炮聲，說明我己經成功進城，初三或初四再聽到炮聲，說明我己經成功起事，你就可以帶兵前來接應。
十一月初一，皇太極賜宴後，祖大壽便率領26名部下出發，石廷柱將他們送到小淩河後，祖大壽一行下了馬，徒步過河，趁着夜色，奔向錦州城。