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事实上，在大明朝廷论证是否出兵之际，辽东方面已经派遣出宽奠堡副总兵都指挥佟养正等八名飞骑渡过鸭绿江来到朝鲜义州，并沿途设下驿站，随时向国内传递最新战报。
恰巧有数百名日本骑兵屯驻附近，明朝方面和朝鲜方面都做了实地侦查。但是，这种极其有限的接触不足以掌握全面情报，以至于有明将认为，如果来犯日军都是这种小股入倭寇，不堪大明铁骑一击。明朝使者面见朝鲜国王时，对其进行鼓励，表明明朝军备精良，届时会率猛将精兵携开山大炮、大将军炮、散盐火铳前往。
不久之后，朝鲜国王李昖渡过鸭绿江，朝鲜王廷迁居大明领土辽东宽奠堡之内，正式受到明朝保护。
朝鲜中央政府对半岛局势也完全失去操控力和判断力。所以在给北京的提供战报中，只能做模糊处理。而对明朝官员的质询，朝鲜方面确实也提供不了有效信息。
明朝大军陆续驰往朝鲜半岛，首要面对的就是军队的后勤补给问题。就此问题明朝与朝鲜流亡政府进行数次磋商，但因为朝鲜王国在战前只维持很少量的军备，也就没有设置固定性的战争经费、物资来源。本来朝鲜在平壤有囤粮四万石，在安州也有部分储备，但平壤陷落后所囤物资反而成为日军补给。如此一来，中、朝方面的后勤问题更显棘手。
最终，明朝决定由中央政府统筹军饷，除此之外，还从国库专拨白银两万两，以作朝鲜流亡政府的日常开资。由于山高路远，辎重由大陆运抵朝鲜半岛费尽周折，以至于中途损耗粮草过多，前线所得甚少。明朝敦促朝鲜政府能够尽全力筹措，以备不时之需。
由于中、朝双方对日本实力均缺乏准确了解，使得万历皇帝无法决定出兵规模。
四 情报不准，导致明军出师不利（1）
日军登陆朝鲜半岛两个月之后，明朝即正式出兵，且不论明朝国内纷乱不已，这在人类社会的农业时代，已经是很惊人的反应速度。最初阶段的入朝部队由辽东方面军组成，6月15日，官兵一千零二十九名、军马一千零九十三匹抵达朝鲜半岛。
明军渡过鸭绿江之后，朝鲜国王希望明军能够立即南下进攻日军，却不希望明朝将领拥有在朝作战部队的总指挥权。
明朝将领与朝鲜大臣之间发生了最初的纠纷。明朝将领认为战报不详，不可贸然出击，坚持要等到后续部队来朝之后才可出兵。由此可见，明朝方面对日本军力的判断是十分慎重的。
随后，明朝方面发来第二批援朝部队，与第一批赴朝部队汇合，共计兵士二千三百四十八人、马匹二千六百二十二匹。指挥官为辽东副总兵祖承训，后勤则由驻防辽东九连城的总兵杨绍勋在中国境内筹备。但这一批部队随军只带了火铳等轻型火器，并没有携带火炮等重型装备。
7月15日，祖承训率三千骑军从安顺连夜抵达平壤城外。至嘉山时，慎重起见，找来当地人询问：“日军主力是否还在平壤城内？”但对方提供的信息很模糊，只是用道听途说来的情况做了汇报。这一阶段，祖承训显然有轻敌心理，他在战前吹风会上举杯仰天曰：“贼尤在，必天使我成大功也！”
16日拂晓，祖承训乘日军不备，派游击将军史儒率领千总马世龙、张国忠两名军官从七星门突入，手斩日军十余名。三千明军骑兵随后攻入城内，与上万日军展开激烈巷战。
由于城内多狭小街巷，明军无法施展骑兵冲锋优势，这种地形反却有利于日军装备火绳枪部队进行伏击，日军“左右发丸齐射”，以致明军陷入险境。
马世龙、张国忠等先锋军官被日军火绳枪击中身亡。
明军战败，只有祖承训等寥寥数人身免。退出平壤之后，祖承训一日之内跨过鸭绿江以东的大定江。
朝鲜流亡政府得知消息，急忙派出兵曹参知沈喜寿前往九连城面见辽东总兵，希望杨绍勋能下命令让祖承训留驻在朝鲜境内，但祖承训尚未得到命令就已退过鸭绿江回到辽东。
祖承训虽然兵败，却得到了第一手日军情报，在其上呈给辽东总兵杨绍勋的报告里面，对数个重要问题进行了详细总结和分析：
一、部队后勤不足问题严重影响军队进度，应该予以足够重视；
二、朝鲜对军事情报的掌握有重大失误，战前认为平壤城里只有日本守军千人，但经过实际交战后，估计日军兵力有万人之上；
三、日军轻火器装备率很高，明朝需要派出重火器部队予以压制；
四、平壤城里日军方面有朝鲜人加入，朝鲜方面需要予以解释；
五、中、朝部队不能做到协同作战，反而彼此相累，同赴平壤进行攻城作战的也有朝鲜军队数百人，但临战之时，已逃逸大半，其怯战、畏日心理可见一斑，做到战时令行禁止，首先就需要解决在朝作战部队的指挥权问题。
对于情报提供以及日军中有朝鲜人这两个情况，朝鲜政府立即出面申辩。说明情报是由朝鲜地方人员提供，而朝鲜人助日截击明朝军队，有可能是朝鲜兵器落入日军，或因朝鲜军士被俘受其胁迫所致。
初战失利，北京震动。平壤兵败也让万历皇帝认识到，单靠辽东军力已不足以对抗侵朝日军。
当时明朝有军队一百五十万左右，堪称世界第一军事强国，但是军队缺编情况非常严重。明朝初年的屯田兵是一种世袭兵制，即“一旦为军，子孙后代皆为军籍”，这种军制本身就是一种权宜之策，不能保证部队战斗力。加上严重的土地兼并，屯田不断被官吏侵占，而且自身也不断遭受军官私役，导致明初兵制遭到根本性破坏。
四 情报不准，导致明军出师不利（2）
明朝中期对沿海倭寇和北方蒙古的被动应付，已经暴露出军队的软弱无力。随着募兵制代替世袭兵制，因为军官的贪腐，不对士兵进行日常训练，还夹杂着文臣武将不和、上下有隙等因素，致使军队战斗力更加削弱。一支部队的好坏强弱，就只能取决于军官素质的高低以及他在朝廷中政治资源的多寡。
张居正进行军事改革之时，他认为明军与蒙古军的战斗力比值为“百比一”。在这位强权首辅的支持下，戚继光将军进行军事改革，但其范围只能覆盖辽东和京畿卫戍部队，随着人去政亡，许多好的军事主张也被废止。
从装备上看，早在明朝永乐八年（公元1410年）南征交趾之时，明成祖就组建了专门的火器部队——神机营，这种独立火器部队建制在当时的世界上可谓首屈一指。成祖在亲征漠北作战之时，提出了“神机铳居前，马队居后”的协同作战原则。
古代中国对火炮技术的研制和实用都很早。公元975年，宋军就使用火炮与南唐军作战。元朝时期，军队中更是装备大口径金属管火炮。至于明朝火器装备，从其分类来看主要有两大类：第一类是用手持火铳和鸟铳，其形体和口径都较小，筒内装填铅弹和铁弹，其射程为数十步至二百步。第二类是安装在架座上发射大口径火炮，筒内装填石、铅、铁等物，有效射程都在数百步距离，主要用于守寨、攻城、野战，在水战和海战中也有应用。明军火器的普遍程度也是前代所不及的，特别是大型火炮的装备程度，在当时的世界上也是先进的。除此之外，虽然明朝也曾向葡萄牙购买火器，但装备的也只是少部分部队。
到了万历年间，明军虽然在名义上沿袭了明成祖时期定下的“二分习火器，三分习刀矛，五分习弓箭”比例，但火器都是在作战前才发下，平时疏于训练，也不让士卒随身携带。虽然在公元1450年，大臣于谦建议朝廷允许士兵平时接触火器，以免上战场时空有优良兵器却无法发挥战力，但明英宗却因为于谦在蒙古掳走自己时拥立新皇帝对其怀恨在心，不但没有采纳其建议，反而藉此诛杀于谦。
万历年间，明朝部队最精锐部分当属戚继光留下的蓟门军和李成梁的辽东军。
戚继光将军较为重视火器，在他的辎重兵部队中，使用枪炮等火器的士兵占近一半。在其战车部队中，每一战车营有车一百二十八辆，每辆战车配有佛郎机炮（利用欧洲技术仿造的大型后装火炮，使用开花炮弹，公元1537年明帝国装备达到三千八百门）二门、鸟铳四杆、火箭手四人，平均每十二名士兵装备一门火炮；骑兵营官兵约二千七百人，装备有六十门虎蹲炮（轻便机动，射程不远，主要适用于山地作战，炮弹前装，是迫击炮之前身）。在精锐骑兵部队中，火器装备比例近一半，骑兵虽装备鸟铳数量极少，但多是连发多管型近战火枪。由于明军大量使用重型火炮，因此官兵均装备轻型铠甲，甚至不配甲胄。
后来明军入朝对日作战也基本以以上两支军队为主。事实上，明军也只有这两支部队可与骄悍日军一战。但两支军队总兵力不过二三十万，且其精锐还要留下拱卫京师，防卫蒙古。
在海军方面，即明成祖时期，大明帝国的郑和远洋武装舰队不仅远涉南洋，宣扬国威，而且比西班牙舰队更早探测到非洲海岸。
自成祖死后，朝廷却将公元1421年前郑和式先进远洋武装巨舰悉数废除，只留下近海防卫舰队，制造图纸也被焚毁。废除的原因是现实性的投资与实际收益产生了巨大悬殊，帝国财富不堪其累。
此外，明朝历代朝廷对海军建设不够重视，在对倭寇的海盗船作战中就显得极为被动。只能等其登岸之后以陆军进行对抗。戚继光将军也提出了“御敌于海上”的科学防御政策，但随着倭患的平息，海军建设再次终止。南部沿海一带为防御葡萄牙人，对海军建设比较重视，并仿造了欧式战舰，但规模很小，不能对朝鲜战场进行有效支援。
综合来看，当时的明军虽然在海陆军数量上要远远多于日本，但能战之兵并不多，大多数部队的战斗力与作战