手下三員總兵，宣府總兵楊國柱、大同總兵王樸、山西總兵王忠，他指揮過的遼將李重鎮就任宣府東協副總兵。赴任路上，盧象升不時在想像宣大將士都是雄赳赳氣昂昂、裝備精良、訓練有素的威武雄壯之師，來了一看卻是萎靡渙散和中原腹裡部隊並無分別，而饑寒窮苦猶有過之。以軍餉而論，總督標兵軍餉，騎兵一兩六錢每月，還有一兩五錢的，步兵一兩四錢一月，也有一兩的。宣大兩鎮總兵各有兵一萬，其中五千有馬健丁軍餉最高，每月一兩八錢銀子，另有折米銀四錢；舊標兵騎兵一兩三錢，步兵一兩一錢。總督標兵比總兵標兵軍餉稍高，但比總兵健丁低得多。
盧象升為此申請增餉，以激勵士氣，總督標兵馬兵提高為一兩八錢銀子每月，步兵提高為一兩五錢，另外增加五千兵馬，馬三步二，全年合計增加軍餉十四萬兩。三名總兵則要各統精兵一萬。 就任之後，盧象升點驗部隊。只見步兵有僅穿單衣的，有沒有鞋襪的，很多騎兵沒有腿衣。由於長期欠餉衣食無著，不少軍士把刀槍弓箭拿去變賣，演兵場上，金風如箭，竟然有士兵被風颳倒在地，一臥不起。
操練武藝，則都是花法死套，中看不中用，命騎兵縱馬疾馳，竟有許多滾鞍落馬，跌個半死。盔甲則五顏六色，大小參差，如入布料店。隊伍則混亂不齊，路將是僅次於鎮將（總兵）的軍事單位，馬匹不過一百來匹，其中戰馬更少，不過十餘匹，而且瘦弱不堪，抽一鞭子就臥倒在地。盧象升追問原因，原來是買不起飼料。
其他守城堡、守墩臺、守路口的士卒軍餉更低，高的八九錢，低的六七錢，而且不能按時發放，往往拖欠四五個月。士兵們衣衫襤褸，飢餓顛連，凍餓而死的所在皆是。看到此情此景，盧象升既極為駭異，更悲愴痛心，他想不到堂堂九邊重鎮宣大將士竟如此悽慘，如此饑寒交迫、盔歪甲斜之兵如何抵禦滿清虎狼之師？更大的刺激發生在崇禎十年冬盧象升巡閱晉邊之時，總督著實被刺激了一路，幾個月沒緩過勁來。
十一月初十，盧象升由陽和啟程，向西而行，十七日至平虜路，八天走了五百餘裡 ，大同境內的各堡所巡視了一半以上，所見所感深深刺痛了盧象升的內心各路、堡兵丁當年餉銀自正、二月起分文未發，有的甚至從上年十一二月就沒領過餉銀。路堡兵丁餉銀本來就低，但養家餬口的壓力不比健丁、督撫鎮標兵低，一年不發餉，生計何其艱難！軍士們雖然依舊扛著刀槍，在長城下面擺牆列隊，騎馬荷戈，但個個垂頭喪氣，僅有人形，全無生趣。
以往士卒們見到總督來巡視，都蜂擁而來跪在馬前，告討餉銀，這次卻無一人前來。因為知道盧象升也是有心無力，他們要也是白要，總督變不出銀子給他們發餉，乾脆不去討嫌。時值隆冬，大同邊外極寒，氣溫可達到零下三四十度，胡風朔雪，刺骨寒心，盧象升騎著五明驥，身披重裘，依然色戰難忍，總督衙門陪同巡視的隨員有的受不住嚴寒，凍的掉下馬來。而這些守邊士卒經年戍守，如此嚴寒，只穿幾件單衣蔽體，整天難吃一頓飽飯，卻要在雪地冰天之中把守關隘。
宣大總督盧象升哭了！朔風如刀，滴水成冰，眼淚剛流出眼眶還是熱的，流到面頰已經冰冷，他仰望向蒼天發問 「這些難道不是皇帝宇下蒼生，督撫懷中赤子？是誰讓他們飢無食，寒無衣？如此光景，無怪乎邊軍鋌而走險，投入流賊。」 回來之後，盧象升咬牙向朝廷申請帑銀。宣大三鎮合計戰守軍兵二十一萬，督撫鎮標兵約五萬，拖欠不甚嚴重，餘下十六萬軍隊，盧象升請求朝廷一人發給一兩，合計十六萬兩，以昭示皇上天恩，使邊軍感受到來自紫禁城的溫暖，從而發奮報效。就任之後，盧象升保舉了原山海關總兵尤世威和原宣府總兵張全昌。
尤世威近來流年不順。先是崇禎七年奉命西援宣大，戰績平平，被革職充軍。好不容易戴罪立功，崇禎八年又被撥給洪承疇指揮入關和農民軍作戰，被安排到豫陝交界的朱陽關駐守。時值酷暑，所部遼軍久處深山，水土不服，生病的很多，士氣低落，被農民軍乘機擊潰，尤世威又被革職聽勘。張全昌是榆林將門之後，沾了祖上的光，三十多歲就做了總兵。崇禎八年秋奉洪承疇之命到江北剿賊，走到豫東沈丘縣瓦店集被蠍子塊大軍包圍，張全昌被生擒。
後來適逢盧象升統兵經過，張全昌受蠍子塊之命寫信給盧象升為蠍子塊求撫。崇禎九年，蠍子塊被孫傳庭招安後，張全昌恢復自由，當年秋還自己出錢募集家丁東向勤王。 得知盧象升來到宣大後，張全昌親自來陽和拜謁，願意在軍前效力，盧象升命他回陝西招兵。張全昌很快在山西陝西招來一千三百名精銳士卒，盧象升乘機為他請功。崇禎十年三月，會推兵部尚書，盧象升的呼聲很高，京師盛傳其即將出任兵部尚書，京城很多人寫信給他，促他早日進京，但後來崇禎用了楊嗣昌。在宣大總督任上，盧象升除了操練軍馬，還做了兩件事—買馬和屯田。
宣大邊外，很久以來就是蒙古諸部和明朝互市貿易的集中地。萬曆末年，張家口一帶的蒙古首領是土默特部的順義王卜失兔，天啟七年林丹汗受日益強大的後金所逼，拔帳西遷，回到他祖上所居的宣雲故地，把卜失兔等或擒或殺，林丹汗獨霸了宣大地區和明朝的互市及原先發給順義王等的撫賞金數十萬銀子。可惜好景不長，林丹汗躲到西邊，皇太極還是放不過他，接連派兵追殺，林丹汗節節敗退，最後病死在青海。林丹汗一死，原先被其驅逐的蒙古部落又陸續回到宣大邊外和明朝再續前緣。