袁崇焕就此诘问毛文龙几桩违令的事情，毛文龙做了对抗性的辩解。袁崇焕高声喝斥他，让人扒下他的帽子和袍带，把他捆了起来，毛文龙仍很倔强。袁崇焕说：“你有十二条该斩头的大罪，知道吗？按我朝祖宗定下来的制度，大将领兵在外，必须接受文官的监视。你在这边一人□□，军马钱粮都不接受核查，一该杀。大臣的罪没有比欺骗君主更大的，你送上奏章全都蒙骗，杀害投降的士兵和难民，假冒战功，二该杀。大臣没有自己的将领，有则必杀。你上书说在登州驻兵取南京易如反掌，大逆不道，三该杀。每年饷银几十万，不发给士兵，每月只散发三斗半米，侵占军粮，四该杀。擅自在皮岛开设马市，私自和外国人来往，五该杀。部将几千人都冒称是你的同姓，副将以下都随意发给布帛上千匹，走卒、轿夫都穿着品官官服和袍带，六该杀。从宁远返回途中，劫掠商船，自己做了盗贼，七该杀。强娶民间女子，不知法纪，部下效仿，使得百姓不安于家，八该杀。驱使难民远远去帮你盗窃人参，不听从的就被饿死，岛上白骨累累，九该杀。用车送金子到京师，拜魏忠贤为父，并在岛上雕塑他加冕冠的肖像，十该杀。铁山一战败北，丧师不计其数，却掩败为功，十一该杀。设镇八年，不能收复一寸土地，坐地观望，姑息养敌，十二该杀。”宣布完后，毛文龙丧魂失魄，说不出话来，只是叩头请免他一死。袁崇焕召他的部将来说：“毛文龙这样的罪状，该不该杀他？”大家都怕得唯唯诺诺，谁敢反对？中间有称道毛文龙数年劳苦的，袁崇焕训斥说：“毛文龙本是一个平民百姓罢了，官做得最高，全家都得以荫封，足够报他的辛劳了，他怎么就这样悖乱违逆呢！”接着就磕头请求皇帝的旨意说：“我今天杀毛文龙以整顿军纪。将领中间有和毛文龙一样的，都要杀了他们。我不能成功的话，请皇上也像杀毛文龙一样杀了我。”于是取下尚方宝剑在帐前把毛文龙的头砍了下来。出来告诉他的将士们说：“只杀毛文龙一个人，其他人都没有罪。”
袁崇焕斩毛文龙后，可说是为后金长驱南下解除了后顾之忧，三个月后就发生了后金兵临北京城下的“己巳之变”——后金约十万精兵绕道内蒙古，由喜峰口攻陷遵化，直迫明都北京。