与袁崇焕共事于辽。袁崇焕杀毛文龙之后，后金拥兵南下京城，梁廷栋上疏请斩袁崇焕，称“则逆奴之谋既诎，辽人之心亦安”。崇祯三年（1630年）荐用孙元化为登莱巡抚。后被弹劾“纳贿营私”，“得闲住去”。崇祯八年（1635年）起用为兵部右侍郎兼右都御史，“代杨嗣昌总督宣府、大同、山西军务”。崇祯九年（1636年）秋清兵入逼京师，“三人相掎角，皆退怯不敢战。于是宝坻、顺义、文安、永清、雄、安肃、定兴诸县及安州、定州相继失守。”据清人所撰之《明史》称，宣大总督梁廷栋与兵部尚书张凤翼怯不敢战，但尾其后而已。清兵至雄县而