在离京畿如此之近的地方闹起了兵变，而且兵变的士兵携带有当时最先进的武器，这不啻一个惊雷，朝廷上下大惊，崇祯亲自下令登莱两巡抚孙元化迅速解决此事。
刚刚用粮饷再次解决了皮岛兵变的孙元化，对孔有德的叛乱并不慌乱，按照他的经验，只要粮饷发足，并不追究责任，兵变就很快能够解决。
孙元化让孔有德率部回登州，一切都好商量。而且孙元化与山东巡抚余大成联合发布命令，从吴桥至登州一路州县，不得出兵阻击孔有德。
孔有德似乎也听从了孙元化的命令，虽然一路还是抢掠不断，但还是向着登州方向回归。沿途州县也不敢拦截，让出通道让孔有德部通过，其中虽然孔有德部一度进入了当地驻军的伏击圈，由于没有攻击命令，朝廷一方错失了歼灭叛军的最好时机。
当孔有德走到莱州府时，以前与孔有德交往甚厚的莱州知府朱万年却紧闭城门，让孔有德绕城而过，他已经识破了孔有德的诡计。果然，来到登州城下的孔有德部，突然亮出了诈降的真面目，开始攻打登州城。
登州城从名将戚继光的祖父辈就开始修建，是一座完善的军港重镇，它本来的作用是为了抗击倭寇，同时也是明朝的海军基地，登州城三面是依海边的山势峭壁而建的陆地城墙，城头排列着当时各种最先进的西洋火炮，另一面是水城，城中有内港停泊着不久前朝鲜国王赠送给孙元化的四十艘战船。
城中的守军，一是登州总兵张可大率领的浙江兵，二是教授明军操作西方火器的葡萄牙军官团，三是与孔有德叛军同样出身的辽东兵。无论从城防设施，还是兵员素质，登州都可谓是固若金汤。
但就算孔有德摆出攻城的架势，孙元化仍没有放弃招抚叛军的念头，因为他不想自己组建的新军从此分崩离析。正是他这种想法让守军不敢放手与叛军决战，在张可大的浙兵军团稍尝胜果后，孙元化就下令停战，可叛军却抓住这个机会反扑，击败了张可大。
同时登州城内的辽东兵开始出现了倒戈。
辽东兵军官中与孔有德并称“山东三矿徒”的耿仲明，此时因他弟弟参与不久前的第二次皮岛兵变，他正在登州城中被关禁闭隔离审查。由于缺少可用的军官，孙元化让耿仲明戴罪立功，前对劝降孔有德。
孙元化没想到的是，孔有德已经让登州的辽东降卒，潜回登州来策反耿仲明。
崇祯五年的春节之夜，辽东兵军官耿仲明和陈光福，从内策应打开城门，叛军从登州东门一拥而入。
登州沦陷，总兵张可大自杀殉国，孙元化自刎却并没有死，他被孔有德救活过来。
孔有德先劝孙元化跟自己一起造反，并发誓拥孙元化为首领，孙元化拒绝了。
念在孙元化以前的收留提携之恩，孔有德没有为难孙元化，而是将他释放。
登州一战，孔有德不仅收回自己旧属兵力近五千人，还获得三千匹马，红衣大炮二十多门，西洋炮三百门，以及一批火器和护甲。有了这些，孔有德实力大增。
登州陷落，天下震惊。
朝廷先是将战抚皆不得力的山东巡抚余大成和登莱巡抚孙元化下狱治罪，在对孔有德这一支叛军，主抚和主剿两派仍争执不下。
主抚的一派有主抚的理由，因为实在抽不出可以平叛的部队了，而且就算有部队，朝廷也拨不出平叛部队所需的钱粮。
主剿派的理由是，如果军队叛了就抚，那么大明所有的部队，就有可能有样学样，天下就会大乱。
就在主抚和主剿两派继续争论的时候，孔有德的叛军却向莱州逼近，并将莱州围住。
莱州城内，有朝廷新任命的山东巡抚徐从治、登莱巡抚谢琏，莱州知府朱万年、还有从通州来援的总兵杨御蕃。
城外，孔有德的叛军有一万多人，而且他们把从登州缴获的红衣大炮全都拉了过来。
莱州城是在万历二十六年才重建的新城，城墙长有九里，高三丈五尺，基厚两丈四，有城门四座。城下有深约两丈的护城河。莱州城还参照了西洋筑城法，筑有炮台，它作为辽东的另一个后勤基地，城中的粮草、兵器充足，只是重型火器较少。
孔有德的叛军一开始就是用红衣大炮轰打城墙，可是效果并不大。后来，他们不得不在炮火的掩护下，派人挖地道，想从地下入城。可是城内守军早就防着这一手，派人监听地下，听到有挖地道的声响，就向地下灌水，放火灌烟。
无法从地下入城，孔有德就命人直接炮打城门。四座城门，有三座被打烂，可是孔有德每次派出突击队，都被打退回来。
连续攻打四十多天，孔有德依然没有攻下莱州城，他知道莱州城粮食充足，想要困死莱州城是不可能的。正当他左右为难的时候，大明朝廷终于派出招抚大臣。
为了攻克莱州，孔有德故伎重演向朝廷请求投降，而且提出了只要莱州城内的几位文武大员亲自出城宣诏，他们就投降，对招抚心存一线希望的登莱巡抚谢琏决定出城招降。
谢琏与莱州知府朱万年一出城，孔有德就痛哭流涕跪倒在地说自己死罪，然后他希望第二天受降仪式时请总兵杨御蕃一同出席。
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