腊月二十七，孔有德亲率辽东精锐开始攻城，战斗一开始就异常激烈，勇猛的辽东军顶着箭雨落石，冲上城头于守军展开激烈搏斗，叛军源源不断而来，一时间几乎快要占领城头阵地，张可大亲上城头斩杀叛军，登州兵顿时士气大振，很快将城头的叛军赶下，同时张可大隐藏已久的杀手锏，由孙元化主持建造的十几门佛朗机大炮开始开炮，一次齐射重达几斤的实心铁球就在叛军阵营开出十几个血胡同，飞溅的鲜血和残肢落到周围，叛军顿时鬼哭狼嚎，士气落到冰点，炮火继续，叛军损失惨重阵营大乱，巨大的恐惧席卷整个孔有德前军，即使督战队斩杀了许多逃跑的士兵依然不能阻止士兵的后撤，张可大当机立断，立即率登州精锐出城攻击叛军，叛军无心抵抗登时大败，张可大追杀数里才收兵回城。
孔有德经过一场惨败，又顾忌城中大炮不敢贸然攻城，吩咐士兵将登州城团团围住，每天只是驱使炮灰部队攻城，消耗守军的弹药和精力使其不能得到休息。张可大见状心知不妙，赶快派人求援。
另一边，得到登州被围的刘凡心中大急，他最担心的事情还是发生了。刘凡赶紧向余大成请求出兵，余大成也得到登州被围以及张可大送来的求援信，他心中也是焦虑非常，一方面见到叛军强悍的战斗力心中有些害怕自己这点人去救援会丢掉性命，另一方面如果坐看登州陷落朝廷也饶不了他，考虑良久余大成决定过完新年等元月初二在出兵。刘凡无奈只好答应了。
腊月二十八日，登莱巡抚孙元化率领手下辽东将领张焘，耿忠明等七千多人前来救援，张可大在城头看到辽东援军担心他们和叛军有联系，只放孙元化及其亲军入城。入城后张可大就对孙元化说“孙大人，辽东军大多和孔有德叛军是旧识，我担心他们和城外叛军有联系，万一他们和叛军里应外合骗取城门到时候登州危矣，万万不可放他们入城啊！”
孙元化不高兴地说道“张总兵多虑了，我相信张焘不会背叛我的，况且我在新年之际率辽东兵前来救援登州，假如不放他们入城到时候士兵心生怨恨才是危险！”
张可大急声说道“可是大人…”话还没说完就被孙元化打断了“我意已决，你不用多说了，开城门吧！”张可大无奈只好听命，自己虽然是从一品的总兵但是大明文贵武贱即使自己也不敢反对登莱巡抚的命令，谁让自己钱粮命脉在人家手里呢！当日下午，辽东援军进城。
腊月二十九日，孔有德在次攻城，张可大，张焘奉命出战，辽东兵七千人人登州兵三千人共计一万多人，出城迎击叛军，守军都是精锐又有大炮助阵战斗刚刚开始就占据上风，叛军被打的节节败退，战斗进入最关键时刻，张焘手下辽东军大部突然临阵倒戈，掉头杀向守军，张焘见势不妙率先逃跑，张可大独木难支被叛军击败损失惨重，三千登州兵伤亡大半，副将管维城，游击陈良谟，守备盛洛、姚士良战死，无奈退守城内。张可大回到城中怒不可歇的质问孙元化，反被训斥，命他驻守水城不要过问登州战事。
腊月二十九日夜，孔有德联系城中守将耿忠明，城内辽东军与城外叛军里应外合打开城门放叛军入城，登州城落入叛军手中。不久叛军攻陷登州巡抚衙门，杀死大部分官员，活捉登莱巡抚孙元化。战事刚刚结束军纪败坏的乱军冲入城中开始劫掠百姓，起初还有清醒的军官镇压，最后杀红了眼的叛军反抗杀死上官，这是就连孔有德也不敢阻止了，大部军官被卷入劫掠中来，登州顿时陷入一片火海，叛军首先冲入大户人家，抢夺财产杀死他们家人，****他们的妻女，而后又冲入普通百姓家中发泄自己的****，等到天亮时登州城已经是尸横遍野，到处都有被侮辱的女子惨死在家中或者街道上，登州百姓已经是十步存一。在这个新年即将到来的时刻登州百姓却堕入了地狱。
大年三十，叛军开始进攻水城，正在防守水城，听说登州陷落后抚膺大哭，伤心透了，这时叛军已经开始攻城，张可大亲自督战，无奈登州精兵本来就已经损失惨重，哪里还能阻挡几万叛军的轮番进攻，坚守一日后，眼见即将城破，张可大解下他所佩带的官印交给旗手和鼓手，让他们走小路把它交给济南的上司。回到家里拜别了自己的母亲，让弟弟可度、儿子鹿征护送母亲航海到天津去。然后把佩剑交给部将，把所有的丫环都杀死，张可大自己回到官署，城破之时可大在太平楼的墙上写道：“崇祯五年元月一日，山东总兵张可大尽节于此。”然后，自缢身亡。至此登州城已经全部落入叛军手中。
刘凡接到登州城陷落的消息时，悲痛莫名，这时他还没有出发前来支援，刘凡刹那间对山东这些自私自利的官员充满了仇恨，本来张可大不用死的，就是这些人的无能害死了他，大明自此少了一个少有的忠臣良将和一次重大机会，张可大可以说是明末少有的良将，张可大是世袭南京羽林左卫千户。万历二十九年武进士。天启六年授浙江都司，守卫瓜州，擒拿劫贡船的贼人有功，先后升为游击、参将。后随总兵王鸣鹤平定西南，有功。随调往宁波，驻扎舟山，多次击败入犯倭寇。张可大生平孝友，又博学多才，所到之地，礼贤下士。虽在军旅，每日带兵训练、打仗，但他依然手不释卷，有儒将之风。崇祯元年，张可大出任山东登莱总兵官。登莱历来为神京门户，张可大尽心海防，每每亲自巡视，将沿海地形，兵力强弱绘制成《海防图说》上交朝廷。崇祯二年冬，白莲教余众上万人围攻莱阳，张可大率军进击，焚烧其六寨，捕获其首领李成、许汤，杀之，莱阳之围遂解。不久京城有警，张可大受命保卫，镇守西直、广宁诸城门。崇祯三年，张可大以勤王有功，升都督同知。这时刘兴治在东江谋反，张可大奉诏还镇讨平。崇祯四年，晋升右都督。十月，张可大升任南京右都督兼督池河、浦口二军，他还未来及上任孔有德叛军就进犯山东，张可大无奈留任，带领登州精锐平叛。还未取得胜利就被孙元化坑了，本来以登州兵的战力即使不能击败叛军，以登州城的险要守个几个月还是没问题的，到时候援军到来也不会枉死。
其实张可大完全可以逃走的，毕竟罪责不在他，祖大寿都投降了建虏一遭都没事。可是张可大却选择了和爱戴他的登州城百姓一起赴死了，不得不说他是一个英雄，然而英雄都没有好的结果，假如他没有战死，赴任南京的话，后来南明也不会没有大将可用，局势也不会败坏的那么快，没有可是了，这也是大明的悲哀啊！
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