盘驻守金州，自己仍退回皮岛，互为犄角之势。由于此战告捷，朝廷晋升毛文龙为左都督挂将军印，赐尚方剑，确认并扩大他发镇皮岛的事权。崇祯元年，朱由检又加封袁崇焕为钦差大臣，赐尚方宝剑，出镇行边督师，毛文龙毫无疑问在他的节制之下。袁崇焕出京时曾立下豪言，五年内必平后金。他早就听说毛文龙在海外多年，势如割据，不受节制。
作为进士出身的袁崇焕一心忠君为国，不能容忍再出现那种“经抚不利”的互相掣肘现象，因此他要求朝廷撤销辽东巡抚与登莱巡抚两个建制，对于一向不听节制的毛文龙当然不能坐视。况且两人原本就有矛盾。在任辽东巡抚时，袁崇焕就曾提出撤销东江镇的建议，朝廷虽没有采纳，却也让毛文龙记恨在心。在天启七年（1627）皇太极出兵攻击皮岛时，袁崇焕的救援也在有意无意之间慢了半拍，令毛文龙吃了大亏，丢掉了铁山大营，袁崇焕也因此被朝中大臣非议，好在当时刚刚取得宁锦大捷，最后只被罚俸了事，可两人的仇算是结下了。在离京前，便下定决定，要集中精力对付毛文龙，对其采取：可用则用之，不可用则杀之的策略。回到关外，袁崇焕首先在经济来源上卡住毛文龙，迫使他就范。他中严海禁：不许登州一船出海，凡运往东江(皮岛)的物资装备，一概由宁远近海的觉华岛(今菊花岛)经由旅顺口转运至东江；而先前由天津所运的粮料，也改由觉华岛起运，必须经督师衙门挂号方许出海。这一举措不仅控制了毛文龙粮饷装备的供给渠道，而且切断了他海上贸易的命脉，无疑给毛文龙致命一击。毛文龙帐下几万士卒只靠朝中饷银根本是入不敷出，加上还要打点朝中大小官员，这海运被禁可真是要了他的老命。只得向皇帝申诉：自从受到几十份奏疏诽谤以来，早已心如死灰，只因圣恩未报，才力疾以做未完之事，这是臣的愚忠，并非栖栖恋位。谁知袁督师封锁登州沿岸，不许一船出海，以致客船畏法不敢前来，故而部下士兵慌忙说：是拦喉切我一刀。崇祯皇帝对此没有表态，他有他的难处，当他任命袁崇焕为督师时，已经授予他尚方宝剑，可以全权处置蓟辽及登莱天津一切事宜，当然包括东江在内，此时若再开口，岂不是自食其言。所以他只得淡淡地答复毛文龙：军中一切事宜，当从长商榷。
袁崇焕和毛文龙得知此信却是反应不一，袁崇焕由此可知万岁毕竟还是对自己更加看重一些，便继续准备下步计划。毛文龙得此回信，却只能暗自生叹，自知不比袁崇焕得皇宠，只能一改往日的强硬，主动示好与袁崇焕，只是此举却并没有让袁崇焕回心转意，反而是自掘坟墓。袁崇焕为除毛文龙也是绕尽脑汁，好在他督师的官衔和权力也使他处于主动地位，最后精心策划了一个圈套，让毛文龙来钻。为了麻痹毛文龙，他一边凑发十万两军饷，以缓解毛文龙的怨气；一边以面授方略，商议东西夹击的军事计划为名，邀请毛文龙离开皮岛赶赴宁远共商大事。毛文龙只得应约前来，不想竟到袁崇焕盛情款侍，让他误以为袁崇焕确有和解之心，两人还约定在双岛再次会晤，兼带检阅东江官兵。崇祯二年五月二十九日，袁崇焕抵达距旅顺口陆路十八里水路四十里的双岛，次日毛文龙从皮岛赶来，双方拜会与回拜，礼尚往来，丝毫看不出有何异常。
六月初三日，袁崇焕弃舟登上双岛检阅军队，毛文龙率东江将官列队欢迎。次日，毛文龙设宴为督师大人接风，酒足饭饱之余，袁崇焕也曾试探过毛文龙，给毛文龙一些台阶，如整治部队、返乡养老等等，让毛文龙能顺此体面收场。不幸的是，毛文龙仍是懵懂不解，失之交臂。六月五日，袁崇焕在双岛召集毛部将士，犒赏随毛前来的三千五百人。毛文龙则进入袁崇焕营帐面谢。袁崇焕眼看时机成熟，毛文龙身边无一亲卫，单刀直入向毛文龙兴师问罪，当众宣布毛文龙十二条当斩之罪：一，九年以来兵马钱粮不受经略巡抚管核；二，全无战功，却报首功；三，刚愎撒泼，无人臣礼：四，侵盗边海钱粮：五，自开马市，私通外夷；六，亵朝廷名器，树自己爪牙；七，劫赃无算，躬为盗贼：八，好色诲淫；九，拘锢难民，草菅民命：十，交结近侍；十一，掩败为功：十二，开镇八年，不能复辽东寸土。即使袁崇焕所说全是事实，这十—二条中也只有二三条够得上称为罪状，其余各条大多为官场和军队的通病，并非毛文龙所独有。况且毛文龙毕竟有牵制后金(清)军队的功劳，这是令毛文龙难以心服口服的，然而此时已经没有讨价还价的余地了。袁崇焕说完十二条罪状之后，面向京城方向请命：“缚文龙，去冠裳！”
一向桀骛不逊的毛文龙岂肯在自己的地盘就范，指着袁崇焕叫道：“竖子尔敢？吾乃朝庭命官，且有先帝御赐尚方宝剑，岂能由你随意斩杀？你就不怕万岁怪罪下来，你吃罪不起吗？”袁崇焕怒道：“本部院是朝廷一个首将。尔欺君罔上，冒兵克饷，屠戮辽民，残破高丽，扰登莱，尔罪岂不应死？”
“你以为杀了我，你还能活着走出此岛不成？”毛文龙以为处死他是皇上的旨意，只能以死相逼。
那曾想袁崇焕却转身向在场的毛部将士大人声道：“今日杀了毛文龙，本部院不能恢复全辽以还朝廷，愿试尚方(剑)以偿尔命。毛文龙如此罪恶，尔等以为应杀不应杀？若我屈杀文龙，尔等就来杀我。”其实他早已命随行的参将布置停当，毛部将士已无反抗的可能。毛部众将官相视无奈只能叩头哀告。毛文龙见此，自知今恐怕是死罪难逃了，只得求饶道：“文龙自知死罪，只求大人不念旧怨，恩赦于我，日后必有所报。”袁崇焕毫不松口：“你不知国法久了，若不杀你，尔江一块国土恐非皇上所有。”说罢，朝西叩头请旨：“臣今诛文龙，以肃军政，镇将中再有如文龙者，亦以是法诛之。臣五年不能平奴，求皇上亦以诛文龙者诛臣。”然后取下尚方宝剑，交给旗牌官，命其立即将毛文龙斩于帐前。一代枭雄威震辽东的总兵，没有死在努尔哈赤和皇太极的手上，而死在督师钦差的尚方宝剑之下，真是莫大的讽刺。待改编了东江军队后，袁崇焕为毛文龙举行了祭礼，在他的灵柩前拜祭道：“昨日斩尔，乃朝廷**，今日祭尔，乃我辈私情。”
袁崇焕离开双岛，经旅顺口返抵宁远后，写了洋洋数千言的奏疏…《蓟辽督师袁崇焕题本》，在列举毛文龙的罪状及处斩的全过程之后，向皇上流露出惶恐的心情。尽管皇上赐予尚方宝剑，可以便宜行事，但毛文龙也有先帝赐予的尚方宝剑，与一般总兵地位迥异。大敌当前，未经请示，竟然擅杀一名大帅，此事非同小可。
崇祯皇帝获悉此事后，大为震惊，考虑到毛文龙既然已死，目前正要倚重袁崇焕收复辽东，不得不改变先前对毛文龙的优容态度，支持袁崇焕，表示不必引罪。看完卷宗三桂掩卷长叹，既叹这毛文龙刚俾自用，自以为是，最后竟落得个人头落地。也叹袁崇焕眼中竟容不得半点沙尘，因一点小事便自断臂膀，不但给了后金可乘之机，也为自己埋下了杀身之祸。以三桂对朱由检的了解，袁崇焕此举可是犯了他的大忌，未经圣裁，便敢处斩一方统帅，这将他这个皇帝置于何地？更可怕的是斩杀毛文龙后，朝中虽有大臣上书数落袁崇焕，可关外将领竟联名上书，支持袁崇焕，这也难免会让朱由检疑心大起。当初在午门外自己部下不过未听他的号令攻城，自己便落得个赋闲的下场，如今关外十几万大军，几十万军民，俱听袁崇焕一人之方，岂不更让这朱由检心中不安？眼下不处置，不过是因为崇祯皇帝已把辽事全盘托付给了袁崇焕，由他全权处理，将在外君命有所不受，处死毛文龙自然难以问罪，不过以崇祯的性格必然将此事记在心上，早晚会算此帐。转眼距袁崇焕杀毛文龙已过去一月有余，这段时日朱由检仿佛忘了还有吴三桂这么个人，对他不闻不问。三桂只能老老实实的呆在吴府中，每日打打拳，看看书，好在还有铁卫的这些兄弟相陪，不然三桂非得郁闷死不可。不过三桂明白这清闲日子也是过不了几天的。按历史记载，袁崇焕斩毛文龙后不久，后金因再无后顾之忧，再次举兵南下，几乎攻陷京城。