次日，沈砚在军营中召开誓师大会。他将汪直克扣军饷、劫掠女真部落、掩盖叛乱消息的罪行一一揭露，还拿出了相关的证据。将士们听后，群情激愤，纷纷高呼“诛杀汪直，平定叛乱”。沈砚趁机说道：“将士们，汪直奸邪，陷害忠良，但我们不能因此而放弃。辽东是我们的家园，百姓是我们的亲人，我们必须拼死作战，平定叛乱，保护他们的安全。只要我们齐心协力，定能击败叛军！”
士气大振后，沈砚与赵辅、王恕商议作战计划。赵辅说道：“董山的叛军主力在抚顺，我们可以兵分三路，一路由我率领，正面进攻抚顺；一路由副总兵韩斌率领，绕道敌后，切断叛军的粮草供应；还有一路由王巡按率领，留守锦州，防备叛军突袭。”
沈砚摇了摇头，说道：“赵总兵的计划虽好，但太过冒险。董山狡猾多端，若我们兵分三路，兵力分散，很容易被他各个击破。而且韩斌将军绕道敌后，路途遥远，一旦被叛军发现，后果不堪设想。依我之见，我们可以集中兵力，正面进攻抚顺，同时派人联络女真内部与董山不和的部落，策反他们，里应外合，击败叛军。”
王恕点了点头，说道：“沈监军说得对。我曾派人了解过，女真海西部与董山素有嫌隙，海西部指挥使纳哈出一直不满董山独断专行。我们可以派使者前往海西部，许以好处，让他出兵协助我们平叛。”
商议已定，沈砚当即派使者前往海西部，拜见纳哈出。纳哈出见大明朝廷派来使者，心中十分犹豫。他既想借助大明的力量打压董山，又担心大明平定叛乱后，会对海西部不利。沈砚早已料到他的顾虑，在信中写道：“朝廷此次平叛，只为惩治董山一人，绝不牵连其他部落。若海西部能协助朝廷击败董山，朝廷将增加对海西部的岁赐，开放边境互市，让海西部百姓安居乐业。”
纳哈出看完信后，心中大喜，当即答应出兵协助。他率领一万余人，暗中向抚顺进发，准备与大明军队里应外合。
与此同时，汪直在辽阳得知沈砚等人在锦州整顿军队，士气大振，心中十分不安。他担心沈砚等人平定叛乱后，会回京揭发他的罪行，于是决定暗中勾结董山，里应外合，除掉沈砚和赵辅。他派亲信前往抚顺，见到董山，说道：“汪公公说了，只要你能击败大明军队，杀了沈砚和赵辅，他会在陛下面前为你求情，承认你为女真大汗，还会给你提供粮草和武器支援。”
董山本就对大明朝廷心怀怨恨，听了汪直亲信的话后，当即答应合作。他表面上继续坚守抚顺，暗中却调兵遣将，准备突袭锦州。
沈砚很快就得知了汪直勾结董山的消息。他心中一惊，没想到汪直竟如此丧心病狂，为了一己之私，不惜勾结外敌，出卖朝廷。他当即与赵辅、王恕商议对策：“汪直勾结董山，准备突袭锦州。我们不能坐以待毙，必须提前做好防备。赵总兵，你率领主力部队，继续向抚顺进发，摆出正面进攻的姿态，迷惑董山；王巡按，你率领部分兵力，留守锦州，加强城防；我则率领一支精锐部队，埋伏在锦州城外的山谷中，等待叛军前来突袭，打他们一个措手不及。”
一切准备就绪后，赵辅率领大军，向抚顺进发。董山见赵辅大军前来，果然以为大明军队要正面进攻抚顺，连忙调遣主力部队，加强抚顺的防御，却不知自己已经中了沈砚的计。
三日后深夜，董山派副将李满住率领五千余人，突袭锦州。李满住率军来到锦州城外，见城门紧闭，城墙上毫无动静，以为锦州守军毫无防备，当即下令攻城。就在此时，沈砚率领埋伏在山谷中的精锐部队，突然杀出，喊杀声震天。李满住大惊失色，连忙下令撤军，但已经来不及了。
王恕也率领城中守军，打开城门，冲杀出来。明军前后夹击，叛军大乱，死伤惨重。李满住率领残部，拼死突围，却被沈砚一箭射中肩膀，跌落马下，被明军生擒。
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突袭锦州失败的消息传到抚顺，董山顿时慌了神。他没想到沈砚竟如此厉害，识破了他的计谋。就在他心神不宁之际，赵辅率领大军，对抚顺发动了猛烈的进攻。董山率领叛军，拼死抵抗，但明军士气高昂，攻势猛烈，叛军渐渐不支。
此时，纳哈出率领的海西部军队也赶到了抚顺城外，从背后对叛军发动了进攻。叛军腹背受敌，彻底崩溃。董山见大势已去，率领残部，突围而逃。赵辅和纳哈出率领大军，紧追不舍。
沈砚在锦州处理完战后事宜后，也率领部分兵力，前往抚顺支援。他得知董山突围而逃，当即下令，分兵几路，搜捕董山。经过数日的搜捕，明军终于在一处山林中，将董山擒获。
女真叛乱被平定的消息传到京城，宪宗大喜，当即下旨，嘉奖沈砚、赵辅、王恕等人。汪直得知董山被擒，叛乱被平定，心中十分恐惧。他知道，沈砚等人回京后，一定会揭发他的罪行，于是决定先下手为强，暗中指使亲信，在京城散布谣言，说沈砚在辽东滥杀无辜，勾结女真部落，意图谋反。
万安等人也趁机落井下石，多次在宪宗面前诋毁沈砚。宪宗本就多疑，听了谣言和万安等人的诋毁后，对沈砚产生了怀疑，下令让沈砚、赵辅、王恕等人即刻回京复命。
沈砚得知消息后，心中十分清楚，这是汪直和万安等人的阴谋。他对赵辅和王恕说道：“我们此次平定叛乱，立下大功，却遭到汪直和万安等人的诋毁，陛下对我们产生了怀疑。我们回京后，一定要小心行事，拿出汪直勾结董山的证据，揭穿他们的阴谋。”
回京途中，沈砚整理好了汪直勾结董山的证据，包括汪直派亲信与董山联系的书信、李满住的供词等。他知道，这些证据是扳倒汪直的关键。
回到京城后，沈砚当即前往文华殿，面见宪宗，将汪直勾结董山、出卖朝廷、克扣军饷、劫掠女真部落的证据一一呈上。李满住也被押解回京，当众指证汪直的罪行。
宪宗看了证据，又听了李满住的指证，勃然大怒：“汪直这个奸贼！朕如此信任他，他竟做出这等出卖朝廷、残害忠良的事情！来人，把汪直给朕抓起来，关进天牢，严加审讯！”
侍卫当即前往御马监，将汪直抓了起来。汪直被抓后，仍拒不认罪，大声喊道：“陛下饶命！臣是被沈砚陷害的！沈砚在辽东滥杀无辜，勾结女真部落，意图谋反，陛下明察！”