京城鏖兵
公元1449年10月，秋高马肥，蒙古瓦剌部也先有了英宗这一“奇货”，再次向明朝开战，兵分两路，一路为偏师，由脱脱不花率领，率骑兵五万进攻居庸关，而自率主力过大同，经紫荆关直趋北京。
也先这次南下，本是打着奉还英宗的名义，可是到了大同，守军却回答他们已另立新君，不买也先的帐，也先见大同守备森严，不易城，遂绕过它，在投降瓦剌的朝廷宦官喜宁的引导下，袭取紫荆关，紫荆关守军兵不甚锐，遂被蒙古军攻破，守将战死。不久，瓦剌大军抵北京城下，将北京合围。
还在瓦剌军僵持于大同之际，于谦已得到前方的报告。他知道由于时间太短，边防的空虚尚未弥补，瓦剌很可能会打到北京。于是下令北京戒严，做好一切迎战准备。
景帝命于谦总督各营兵马，全权负责北京防务，授于尚方宝剑，准其先斩后奏。
于谦召集众将，商议战守之策，有人建议收兵入城，尽闭九门，坚壁。于谦不同意这种观点，认为敌人的气焰本来就很盛，这样做会使他们气势更张。而且，闭城防守太消极，不利出击。所以把下令将全部守军二十二万人分列于九座城门外这，背城与敌决战，自己独率一军列阵于德胜门外，挡住瓦剌主力。下令将城门全部关闭，无论如何不许入城，与各下达死命令：临阵时，若为将者退，斩其将，士兵不顾将先退，后队斩其前队！各营将士知道这是死战，有进无退，所以人人都抱着必死的决心。于谦全身披挂，亲临战阵，来往巡视，鼓励将士为国杀敌，保卫首都。
也先大军进抵北京，原以为土木堡之战已经将明朝吓破了胆，而且剩下点老弱残兵不堪一击。所以一到北京郊外，就派一支骑兵杀奔彰义门。结果被门外列阵的明军一举击退。这才令也先觉得事情有些麻烦。第二天，叛徒喜宁建议让明廷派人来接英宗，也好探听虚实。
也先从其计，通知明廷来接英宗。景帝遂派使臣前去。可是到了瓦剌营帐，也先又嫌使臣官小，要求让于谦来，并索取大量金帛财物。这明显是一种计谋。于谦拒绝了也先的要挟，告诉也先，要打就打，没什么话说。
也先施计不成只好动武，于谦求之不得，派出一支骑兵前去诱敌，命派大军埋伏在德胜门外的空房里，布列大炮与火箭，专候敌人上钩。
明军一小队骑兵刚一出击，骄狂的瓦剌骑兵就迎了上来，烟尘滚滚足有一万多骑。明军转身就撤，直把敌骑引到伏击圈，只听一声炮响，明军万箭齐射，铳炮骤呜，将瓦剌兵打得人仰马翻，继而伏兵四起，冲了上去，一顿大砍大杀，瓦剌军大败，也先之弟也中炮身亡，剩下的残兵慌忙夺路而逃。从此再也不敢碰德胜门。
瓦剌转而进攻西直门，数万铁骑直扑上去，前仆后继，守将孙镗迎战不利，想要退入城中，但是督战的监军却执意不开城门，并从城上发炮助阵。陈镗见入城无望，遂返身死战，双方缠在一起，难解难分，于谦闻报，急调兵马来援，一时三路援军齐到，夹击瓦剌，遂大败之，稳住了西直门前线。
瓦剌军两番失利，不免恼羞成怒，集中力量进攻彰义门。战斗进行得十分激烈，阵地几次失手，又几次夺回，双方你进我退，喊杀声震天，最后，守将副总兵武兴中箭阵亡，瓦剌军攻至土城，由于土城一带房屋较多，街巷纵横，瓦剌骑兵行动不便，当地居民爬上房顶搜石助战，明军援兵又至，几下一攻，瓦剌军遂退。
也先挥兵攻了五天，天天损兵折将，结果连城门也没摸到，不免锐气大减。眼见得明朝拢将越战越勇，老百姓也自动组织起来；运送粮食弹药，袭击敌军。居庸关方向进攻的瓦剌被挡在长城外，怎样也法前进一步。天寒地冻，守军将水泼在城墙上化成冰障，瓦剌军攀上去滑下来，损失惨重，守将罗通还不时乘夜开关偷袭敌营，弄得瓦剌军战也不是，退也不是。
也先闻知各地援军正在向北京靠拢，而北京又坚如磐石，以英宗为要挟也达不到目的，遂挟英宗先退。于谦闻知也先欲退兵，英宗已不在营、命明军用大炮猛轰瓦剌军寨，瓦剌军死伤万余，明军乘势出击，大败敌军，追回了许多被瓦剌掳走的百姓和财物。北京保卫战，以明朝的胜利告终。
由于于谦等人的处置得法；瓦剌见押着英宗也毫无益处，遂于第二年被迫送还英宗，恢复与明的互市贸易。于谦继续加强边防，整训军队，增修边墙，遂使明朝北边日益巩固。于此同时，瓦剌内部由于这次进攻失败而纷争不已，最后爆发内乱，四分五裂，从此衰落。
英宗回国后，日谋夺回皇位，乃于1457年勾结当年主张南迁的官僚和部分宦官，乘景帝有病，发动夺位之变，勒死景帝，公然复辟。英宗复辟后，首先恩将仇报地把于谦处死，一代功臣良将，竟死于昏君之后。于谦死后，英宗尽废于谦备边措施，从此西北边患又再度重来。
土木之变之前，若论实力，明朝明显优于瓦剌。土木堡一役明朝精兵尽折，强弱之势发生转换，但是瓦剌并没有力量攻下北京，更休谈灭明朝。不过如果明朝没有人出头勇于任事，组织防备，或者象一些官僚那样，惊慌失措，未战先逃，那么北京倒也有可能沦于瓦剌之手。
也先本打算乘明朝大伤之际，迅速攻占北京，因此居然不带辎重，绕过大同，不待另路大军会合就贸然开战，实在是低估了明军的实力。
明军在于谦调配下，实力的确恢复很快，虽不足以与瓦剌野战，但据垒而守却绰绰有余，当时的明朝实力尚在，老大帝国确非瓦剌等游牧部落可比，只要有能人出来领导，潜力之发挥，非瓦剌部所能想象。也先之失算，就在于此。
北京保卫战，双方都没有用什么诡谋奇变，只是硬碰硬地攻防厮杀，于谦将明军摆在城外的战法，实际上有利有弊，利在可以督军死战，还可以有所缓冲，弊在缺乏有利的城垣依托--这对于制伏骑兵来说很重要，而且兵力分散四门，不利居中安排预备队支援。幸好也先骑兵，攻坚力量较差，所以北京无虞。