崇祯五年正月，沈士奎率部东进围困登州，登州告急，而在孙元化仍相信自己能招抚沈士奎，疏于防范。沈士奎乘机让部下300余人诈降，混入登州城，与在城里的两人的老部下东江兵等密谋策划，并趁夜间人们熟睡之时，里外夹攻，占领了登州城，活捉了孙元化及明守备宋光兰、分巡道王梅等官员。总兵张可大坚守水城数日，终因寡不敌众，水城陷落，张可大杀死妻妾后自尽于太平楼。
沈士奎、毛承作等人自然没想到如此顺利就拿下了了登州。要知道登州城墙上可是安置了几十门的红夷大炮，城内更是有一千多火枪手其中大量的还是来自香山澳的教官。
这些都是孙元化这些年辛苦打造的，火器专家就是活期专家，终归不是政治家和军事家，白白便宜了沈士奎和毛承作。占据了登州之后，困扰沈士奎的粮草问题解决了，占领登州水城之后也让沈士奎解决了后顾之忧，他一面派人前往东江联络，一面积极准备应对朝廷即将派来的大军。
而对于孙元化，沈士奎没有做绝，而是将他请来再次当面游说。
孙元化心有不甘，他的红夷大炮都没有开一炮就被俘虏了。不过孙元化并不后悔，他的登莱新军和红夷大炮本来就不是为明人准备的，是为东虏准备的。
不过他还是忍不住对着沈士奎破口大骂：“粗鄙武夫，本官带你如何？朝廷待你如如何？怎么就能做出此等事来，一个小小登州尔等占了又能如何，不如尽快放下武器，本官还能帮你从中说和一二。与否则朝廷大军一刀尔等片刻之间就灰飞烟灭。”
沈士奎苦笑：“军门，事到如今还有回头路吗？下官可是记得毛帅在东江可是忠心耿耿，结果如何？你们这些吃人的读书人啊，是你们毁了大明。不是下官任性，是没下官和手下弟兄的活路没了啊。军门你也也别吓唬下官。下官以为这登州城在我等手里牢不可破，朝廷不管派谁来我等都有信心坚守。军门还是操心一下自己吧，你不肯加入我等，朝廷也不会饶了你的。破城失地敖钊那些读书人的尿性军门怎么也是个弃市，说不得有些跟军门不对付的御史再拱拱火，那就是连家小都不能安宁。”
孙元化虽然嘴上不肯承认，但他内心里是认可沈士奎这番话的，目前放眼大明境内能够与登莱新军抗衡的额就关宁军和大同镇等寥寥几个边军，连一向以勇猛著称的东江自称毛文龙去职之后也是每况愈下，这也是说明这些年他的努力没有白费。但如今登莱新军战斗力越强朝廷想平定登州就越麻烦。
沈士奎似乎看穿了孙元化的心思笑道：“军门别想着浇灭我们了，等到朝廷送来足够的兵元我们就可以考虑占领莱州然后是整个山东。军门敢不敢跟我打赌？”