1600年，袁應(yīng)泰調(diào)任河內(nèi)知縣（今河南沁陽）。河南大旱，大地龜裂，餓殍倒臥路旁，焦枯的禾苗襯著灰蒙蒙的天。沁河明明就在太行山腳下奔流，百姓卻只能眼睜睜看著河水空淌，沒有任何辦法引水灌溉。當(dāng)?shù)厮麖U弛，袁應(yīng)泰決心復(fù)活元代荒廢的廣濟(jì)渠，引沁水灌田。

袁應(yīng)泰掏空縣衙存糧，下令：鑿一斗石，換一斗米！并且捐出自己三年俸祿約萬兩白銀，自己卻“布衣素食六年，未聞?dòng)谐缛饫鄄睢保谔猩介_鑿出四十丈長(zhǎng)的隧洞。五年寒暑，血泡疊著老繭，終于換來沁河清流穿過太行，25道堰閘如銀鏈?zhǔn)嬲?，?shù)萬頃焦土化作稻浪翻涌的“河內(nèi)小江南”。當(dāng)?shù)匕傩蘸瑴I稱他為“禹后一人”。這個(gè)水利工程灌溉田畝數(shù)萬頃，使鄰縣也受益。政績(jī)?yōu)閮珊樱ê幽稀⒑颖保┲凇?/p>

后來，袁應(yīng)泰任淮徐兵備參議時(shí)，又碰上山東遭大災(zāi)，餓殍遍野。別人忙著寫公文等批示，袁應(yīng)泰直接開倉設(shè)粥廠，又發(fā)動(dòng)災(zāi)民“以工代賑”：修城墻、挖護(hù)城河、葺孔廟，讓百姓靠力氣換口飯吃。并且挪用額外稅和漕折銀，把本該上繳的稅款和漕糧折現(xiàn)的銀子，全換成救命糧。此舉很快換來一紙彈劾，皇帝判了他一個(gè)“擅移官廩”，讓他“稱病歸鄉(xiāng)”了事。

多年后，袁應(yīng)泰被起用為河南右參政，以按察使身份到永平（明代屬京師北京）治水。當(dāng)時(shí)后金屢次興兵攻邊，袁應(yīng)泰加緊練兵并修備武器，關(guān)外所需糧草、火藥之類都能及時(shí)供應(yīng)，深受經(jīng)略熊廷弼信賴。泰昌元年（1620年）九月，袁應(yīng)泰被提升為右僉都御史，代周永泰巡撫遼東。十月，熊廷弼被罷官，袁應(yīng)泰代理經(jīng)略。

后金努爾哈赤起兵，袁應(yīng)泰接替熊廷弼，負(fù)責(zé)守遼陽。

遼陽，是明代遼東都指揮使司治所（即司令部所在地），轄遼東二十五衛(wèi)，也是遼東乃至全東北地區(qū)的政治、軍事、經(jīng)濟(jì)、文化中心。不但人口多，街道繁華，城防也最為堅(jiān)固。熊廷弼和袁應(yīng)泰經(jīng)營遼東，均是坐鎮(zhèn)遼陽。遼陽城多次修繕加固，城高墻厚，城外挖城壕三道。每道城壕均寬3丈，深2丈，城上環(huán)列槍炮，可謂易守難攻。

時(shí)值蒙古各部遭大災(zāi)，很多災(zāi)民到關(guān)內(nèi)乞討。部將勸阻：“放他們進(jìn)城，必混入奸細(xì)！”袁應(yīng)泰說：“我若不救，他們必將投敵；我招收他們，可增加兵員?！本拖铝钫薪?，于是來他部隊(duì)歸順的很多，這就是蒙古“夷丁”的來由。袁應(yīng)泰將他們安置在遼沈兩城，這些“夷丁”暗中奸淫搶掠，居民深以為苦。于是眾人議論紛紛，認(rèn)為招降“夷丁”過多，可能暗中被敵人利用，也可能間雜著敵方間諜來日為內(nèi)應(yīng)，有叵測(cè)之禍。而袁應(yīng)泰卻不以為然，仍然看重蒙古兵的武力值，認(rèn)為用蒙古兵抵抗清兵而自鳴得意。

天啟元年（1621年）三月十二日，努爾哈赤率領(lǐng)大批清兵進(jìn)攻沈陽?？偙儋R世賢、尤世功出城奮戰(zhàn)，敗北而回。袁應(yīng)泰留張銓守城，他自己親率候世祿、李秉誠、梁仲善、朱萬良、姜弼、周世祿等各部出城列陣。努爾哈赤先派兩黃旗沖擊，袁應(yīng)泰亦率明軍迎戰(zhàn)，雙方大戰(zhàn)二次，兩黃旗被擊敗潰逃，明軍則狂奔追殺。之后白旗、紅旗、藍(lán)旗各有一部出來列隊(duì)用火器齊射將明軍攻勢(shì)遏止，隨后整軍沖鋒將明軍逼回城下。

次日，蒙古“夷丁”果然作內(nèi)應(yīng)，使兩員大將戰(zhàn)死?？偙訇惒摺⑼俎窀霸?，也陣亡。七日后，遼陽告急。袁應(yīng)泰急調(diào)五路總兵出城迎敵，卻在野外被后金騎兵分割剿殺。敗退回城時(shí)，護(hù)城河已被放干，火光映著城頭“袁”字帥旗。

三月二十三日，小西門火起，內(nèi)應(yīng)打開城門。后金兵如黑潮涌入，街頭巷尾都是刀刃砍進(jìn)骨頭的悶響。袁應(yīng)泰對(duì)巡按御史張銓慘然一笑：“您無守城之責(zé)，快走！我死于此矣?！鞭D(zhuǎn)身走上鎮(zhèn)遠(yuǎn)樓，將尚方寶劍與官印佩在腰間，自縊于梁下。妻弟姚居秀隨他赴死，仆人唐世明抱尸痛哭，點(diǎn)火焚樓。

這個(gè)從黃土高原走出的書生，前半生像一頭勤懇的老黃牛，在河渠田壟間躬身為民謀福；后半生卻被迫披上戎裝，在遼東的寒風(fēng)中扛起一座搖搖欲墜的江山，最終以自縊殉國畫下句點(diǎn)。

同時(shí)，以身殉國的還有：監(jiān)軍保廷魁，命妻女投井，自縊而死，監(jiān)軍崔儒秀下城與徐都司痛飲對(duì)泣，自縊而死。巡按御史張銓坐在衙門，罵賊不屈而死。

袁應(yīng)泰雖然不懂軍事，更不善長(zhǎng)計(jì)謀，以致沈陽、遼陽兩大重鎮(zhèn)失守，令明軍死傷無數(shù)。但在明朝喜宗眼里，他的忠君報(bào)國精神可嘉。于是，后來又追封袁應(yīng)泰為兵部尚書。