世魁沉思后同意了这个计划，他估计沈阳城里的代善发现联络不让牛庄和海州城多半就知道出了问题。没有牛庄和海州出兵联合，如果麦子山还留着一万明军，代善很有可能不敢来攻击。
不如就趁着关宁军的这个计划，抽调五千人过去汇合关宁两万军队，集中兵力攻打牛庄驿，要是能歼灭阿敏的七千五百人，即便没有攻下沈阳，这次军事行动也有了不少战果。而且代善知道麦子山只留下五千人，就有可能沉不住气，更有利于引诱沈阳城兵力出击。埋伏在辉山两万人趁机出击，攻破沈阳城的机会也能大增。
沈世魁提出了自己的想法，决定自己与都司何友直、毛有寿留下牵制引诱沈阳城里的鞑军，派手下游击杨怀佐和都司毛有成带五千兵跟随曹文诏去，和关宁军配合攻打牛庄。杨怀佐坚持这么安排不行，留在麦子山的五千人作为诱饵太危险了，沈世魁是这次东江军主帅，万一主帅有闪失，对全军士气肯定造成巨大打击。战果再大，也有巨大遗憾，反而助长建虏气焰。确保主帅安全不是维护沈世魁个人，是打击建虏的需要。杨怀佐表示他留下承担引诱沈阳建虏军出击的任务。
沈世魁思索后同意了杨怀佐的要求，曹文诏见东江军将领主动争取执行危险任务，也相当感动，而且对沈世魁制定的引诱沈阳后金兵出动，找机会攻破沈阳的计划也觉得大有机会，就让曹变蛟带五百骑兵留下相助东江军，要是沈世魁的计划能成，留在这里跟着打进沈阳也能立下大功。
一天半以后，一万四千明军把牛庄驿团团围住。海州城离牛庄四十五里，牛庄如果被攻击，海州城的后金兵很可能增援牛庄，骑兵可以在一个小时以后赶到，也需要防备。商量后，赵率教决定亲自率领五千兵力驻扎在牛庄驿东南二十里的滑石山上，随时准备拦截海州城方向可能赶来的援军。
牛庄驿周长一千一百四十米，边长四百米不到，小得很，不过防守兵力密度也高，主将照管也容易。城墙高度、厚度和紧固程度比一些大城也差不多。修筑了五年多时间，今年四月才修筑完，皇太极还专门庆祝犒赏修城役夫。
明军官兵印象中的牛庄驿还是明朝时那个以驿站为中心形成的集镇，以为后金就算修了城墙，估计也是一些破砖烂瓦堆砌而成，几炮就能攻破，不过满桂率兵围住牛庄驿以后，才发现和之前的想象不大一样，从外观上看，城墙虽然不长，却相当厚实高大。要攻克牛庄驿，似乎并不容易。
本来这种小城，储存的辎重不会多，长期围困，围而不打，困死里面的军兵才是最容易的办法。但是这次出兵是为了迫使皇太极回军，没有时间围困，就只能强攻了。关宁军这次带着两门六百斤三号神飞炮，十门两百斤威远炮和三十门攻戎炮，三十门灭虏炮，两百门虎蹲炮，满桂先命令两门三号神飞炮轰击牛庄城北门，这城门是木头外面包一层铁皮，三号神飞炮足够轰开。
果然两门神飞炮轰击四下以后，城门就炸飞了。满桂就下令三千精锐骑兵往里冲锋，本来以为这种小城不至于修瓮城保护城门，冲进去才发现里面有一圈弧形城墙，虽然和外面城墙不完全贴合，但是缝隙也只是容两个人并排通过，大队人马想从缝隙过去根本就是找死，明军冲进去以后，弧形城墙上的建虏守军一顿箭矢、滚木檑石、小型火炮轰了下来，冲在前面的明军迅速伤亡，后面的明军见势头不对，赶紧撤了出去，可也已经伤亡了两百多人。
满桂见攻打城门不行，就下令神飞炮轰击外边的城墙，可是只在城墙上留下几个小小的浅坑，火炮难以破城，还是要用最笨的办法，架云梯，让士兵攀爬上城墙。这次出兵本来就是准备攻沈阳的，随军运了很多云梯部件，可以让军中工匠迅速组装起来。不到半天时间，上百架云梯已经做好。
第二天一早，满桂就下令大军从四面八方竖起云梯攻城，牛庄里毕竟只有七千多兵力，虽然进攻了四个小时伤亡很大，还是没有进展，不过明军还是不断轮番不停地攻城，守城鞑兵却没有轮换，体力消耗巨大，这样持续不断攻击下去，守军支撑不住只是时间问题。
满桂看到这种情形以后，想到如果赵率教那五千兵力也投入攻城，这牛庄城很快就能攻破。就派亲兵去滑石山看看，如果海州城没有动静，就让赵率教先过来把牛庄攻下再说。两小时后亲兵回报，说海州城的阿巴泰亲率六千军兵来支援牛庄，已经和滑石山和赵率教激战，现在赵率教抽不出兵力来合攻牛庄了。
这是都司左良玉提议反过来去支援赵率教，把海州出来的这股后金兵歼灭，都司薛光胤提出如果这样，牛庄城的守军也会出兵袭击后方，左良玉说那正好，两股后金军都出了城，明军兵力还是占优，两万对一万三千多，总比攻城容易。
薛光胤说关宁军对后金兵一直就有畏惧心理，除非兵力占据绝对优势全可以全力作战，如果兵力相差不大，作战到紧要关头，多半就要畏惧溃逃，即便原来是胜势，也会一下子逆转为败势，全军混乱兵败如山倒。还不如继续在这里攻城，斗志可能更高些。