袁崇焕更加不高兴，就在六月五日这天邀请毛文龙来观看将士们射箭，先在山上设了帷帐，命令参将谢尚政等安排身穿铠甲的士兵埋伏在帐外。毛文龙来后，他手下的士兵不能进帐里来。袁崇焕说：“我明天出发，海外的事情全寄托在您身上了，请受我一拜。”
互相拜见之后，一起登上山来。袁崇焕问起他随从军官的姓名，多是姓毛的。毛文龙说：“这些人都是我的孙子。”袁崇焕笑了，说道：“你们在海外劳苦多日，每月禄米也只有那么一斛，说起来痛心呢，也请受我一拜，大家都为国家尽力。”这些人都叩头道谢。
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。”
这时候，毛文龙麾下凶猛强悍的官兵有数万人，都怕袁崇焕的威风，没有一个敢乱动的。袁崇焕命人用棺材埋了毛文龙。第二天，用肉酒等祭品祭奠他说：“昨天杀你，是朝廷的法律；今天我祭奠你，是出于同僚、友人的感情。”并为他落下了泪。接着分拨毛文龙的士兵二万八千人为四协，任用毛文龙的儿子承祚、副将陈继盛、参将徐敷奏、游击刘光祚为首领。收回毛文龙的敕印、尚方宝剑，令继盛代他掌管。
又犒劳军士，传檄安抚各岛人民，全部废除了毛文龙的苛政。回到镇上以后，把毛文龙一事上书报告皇帝，末尾说：“毛文龙作为大将，不是我可以擅自诛杀的，所以我谨席橐待罪。”当时是崇祯二年（1624）五月。庄烈帝突然听到这个消息，大吃一惊，但想到毛文龙既已死去，当时又靠着袁崇焕，所以就以赞扬的态度下诏书褒奖他。不久又传旨公开毛文龙的罪行，用以稳定袁崇焕的心；
毛文龙埋伏在京城的爪牙，也命令法司加以搜捕。袁崇焕又上书说：“毛文龙一介匹夫，不守法竟至于这种程度，是因为海外便于作乱。他的部队连老带幼一起算有四万七千人，假称十万，并且中间有很多百姓，兵还不到两万，擅自设将领千人。现在不便于再设总帅，就以继盛代行其事，这样算来是方便的。”崇祯回答可以。
袁崇焕杀了毛文龙，怕他的部下发动兵变，所以增加饷钱至十八万两银子。然而岛上的兵失去主帅后，渐渐地散了心，越发不可征用了。以后直至有背叛投敌的。袁崇焕上书说：“东江一镇，想牵制敌人还必须借助它。今定为两协，马军十营，步军五营，每年需饷银四十二万两，米十三万六千石。”崇祯因为兵减少粮饷增加很有点情绪，因为袁崇焕，就特别地按他的请求办了。
袁崇焕在辽东，和赵率教、祖大寿、何可纲等确定兵制，渐渐推行到登、莱、天津，等到确定东江兵制以后，合计四镇兵共十五万三千有余，马匹八万一千有余，每年耗费饷银四百八十余万两，比过去减少了一百二十万。
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
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