正统十四年八月十六，朱祁镇率领的明军在土木堡被也先率领的大军彻底击败，朱祁镇本人也被也先俘虏。此时明朝已经到了岌岌可危的时候，朱祁镇出征，带走了明军的大部分精锐，土木之变造成了明军作战力量的空前损失。
相较于明军损失的八万左右的兵力来说，具有作战经验的将领的损失，更是让明朝难以承担，土木之变明朝主要将领武勋集团被团灭了。古语说，“千军易得，一将难求”，不是所有人都是卫青、霍去病那种千古名将，先天具备名将的能力，一战就能大破敌军。大部分名将都是一刀一刀在尸山血海中拼出来的。
有人说随军的文臣死得比武将多，那么文官的损失更大，这种对比也是没谁了。自古就有穷文富武的说法，尤其是宋朝以后，读书人就像浇了粪的韭菜一样，割都割不完，别说死了五十多人，就是文官死光了，也能在三个月内把留下的坑填满了。
但是武将就不同了，武将的培养需要时间和经验，武将的经验是在战场上，用血与火拼出来的，就如同赵括一样，因为缺乏作战经验，只有纸上谈兵的下场。尤其是永乐以后，随着丘福在大漠全军覆没，明朝已经开始面临了缺乏领兵将领的局面，所以朱棣才不得不亲自领兵出征。在这个青黄不接的档口，又发生了土木之变，让明朝上下嗅到了亡国的危险，感觉北宋的遭遇就在眼前。
瓦剌北撤休整，于谦力排众议
正统十四年八月十六，瓦剌太师也先俘获明英宗朱祁镇后，率军从大同、宣府退回草原进行休整。九月份的时候，在明英宗的太监喜宁的挑唆下，也先决定趁明军溃败，明朝内部空虚的时机，以送回明英宗为名，企图夺取北京。
从瓦剌北撤的举动，能透露两个情况，第一土木之变，瓦剌获胜的未必轻松，即使明军已经疲敝不堪、饥渴难耐，但还是给瓦剌造成了不小的损失，如果瓦剌兵不血刃，轻取明军的话，必然会抓住机会突袭北京，重现“靖康之耻”的一幕。
第二，也先可能刚开始并没有想进攻北京，起初只是想大败明军，最后没想到捞了条大鱼。应该是开始想得奇货可居，以此为要挟，向明朝勒索一点财物。这时小人出现了，开始挑拨离间，勾起了也先的野心，决定进攻北京，打进中原的花花世界。
当土木堡之变的消息传到北京的时候，大明朝廷上下人心惶惶，举国震动。以徐有贞为首很多大臣，被瓦剌吓破了胆，主张迁都南京，躲避瓦剌。正在监国的郕王朱祁钰和皇太后不知所措的时候，于谦力主坚守北京，反对迁都，认为一旦迁都，将重蹈南宋的覆辙。在于谦的极力劝说下，吏部尚书王直、内阁学士陈循等人，都同意了于谦的主张，决定坚守北京城，击退瓦剌。
稳定内部，加强军备，提升战力
朱祁镇在土木堡被俘，造成了国内群龙无首的局面，为了安定内部局势，于谦提出“社稷为重，君为轻”的口号，拥立朱祁钰为帝，遥尊朱祁镇为太上皇。这样国内就不会因为皇帝在敌人手中，出现政令混乱，瞻前顾后的情况。另外，瓦剌挟天子以令天下的目的，就彻底被粉碎了。
朱祁钰登基后，将北京保卫战的指挥权交给于谦，同时将于谦升为兵部尚书。有能力的人，总能在危急关头挺身而出，文弱书生出身的于谦并没有因为眼前混乱的局势而进退失据。反而十分冷静，沉着应对。
在于谦的指挥下，明朝开始抓紧时间，加强军备，面临土木惨败，辎重大量损失，北京武库军备缺失的局面。于谦一方面命令上下作坊加紧生产，装备军队。同时命人快马加鞭从南京武库，走水陆运送装备，补足武器的缺失。更加有头脑的是，派出大量人员，前往土木堡战场，将遗留的武器装备全部捡回来，补充军队需求。这就不是一般人能干出来的，大部分都是心有余悸，不敢去那片战场，但是于谦就敢，头脑十分清醒，需要什么，局势是什么样的。
于谦备战的第二个方面，是将通州储存的粮草全部运回北京。通州作为南方补充北京补给的交通枢纽，储存了数百万石粮草，因为运输条件的限制，短期内无法运回北京，很多人担心一旦瓦剌南下，这些粮草都便宜了瓦剌人，所以建议烧掉。但是于谦不同意，他认为粮草就是北京的底气，就是抗击瓦剌的信心。于谦从官府征发五百辆大车，日夜穿梭在北京和通州之间，还动员百姓及官兵的家属、亲友自备车辆前往通州运粮，对运粮20石以上的进行奖励。极大地激发了百姓的行动热情，在于谦的督促下，军民日夜行动，没几天功夫就把通州的几百万粮草运回了北京，极大的安定了军民的心里，手里有粮心里不慌嘛。
后勤保障再完备，最终到了战场上，还是要靠拳头来说话。北京的京营部队，已经被朱祁镇糟蹋得七七八八了，留下的除了老弱病残，能战之兵，也就只有五六万人了，这样的兵力，在北京各城门撒出去，溅不起多大水花来。面临严重的兵力不足情况，于谦紧急从两京、河南调集备操兵，从山东调集备倭兵，驰援北京。各地军队到达后，于谦着手整顿军纪，加强操练，为提升战力，方便指挥，将军队整编为“十团营”，使其更加能够适应北京防御战的需求。
对于于谦指挥北京保卫战的明军数量普遍认为是22万人，其实这个数据的水分应该挺大的。因为于谦调兵的命令最早应该是八月底才能下到地方，而北京保卫战打响的时间是十月初。于谦的对阵瓦剌的主力明军最晚应该是九月中旬整编完毕的，在半个月内，能赶到北京的军队，最多只有北直隶的卫所军、河南的备操军和山东的备倭兵，所以于谦手里真正的作战兵力肯定不会超过十五万。
也先进犯，北京城下，大破瓦剌军
正统十四年十月初，瓦剌也先挟持朱祁镇南下进犯明朝，瓦剌分两路进攻北京，一路进攻居庸关，从正面进攻北京。也先亲率三万主力骑兵，迂回紫荆关，进攻北京城。八月十一日，也先攻破紫荆关，到达北京城下，北京保卫战打响。
面对瓦剌的进攻，在战略部署上，于谦就体现高超的军事才能，否决了石亨的收兵城内，依托坚城防守的策略。采取背城决战，将军队开出城外，背靠城墙，在北京城下与瓦剌决一死战的方略。于谦的战法更加灵活有效，为明军大量杀伤瓦剌军队，减少非战争损失打下了基础，瓦剌撤退后，也更加方便追击，极大地削弱了也先的力量。
经过十一日、十二日，两军的试探交锋后，瓦剌吃亏不小，还没摸到城墙了，就损失了近千人，也先决定发起猛攻。十三日，集中兵力强攻德胜门，于谦提前命令石亨部署数千神机营军队，埋伏在德胜门外的民居中。同时派出少量骑兵佯装失败，从德胜门撤退，也先以为明军兵力不济，率万余精骑追击，进入埋伏后。明军一顿枪炮齐鸣，神机营大显神威，瓦剌军损失惨重，阵亡数千人，逃出城外。
也先发觉明军主力在德胜门，于是派出大军进攻西直门，在西直门外布防的都督孙镗，击败瓦剌的先头部队，但是也先看出西直门外明军兵力的弱势，不断增兵，明军节节败退，退至城下。把守城门的官员，严令不得开门，以免被瓦剌乘机进城，以守城的大炮不断轰击瓦剌军，迟滞敌军。这时明军从德胜门、彰义门支援西直门，瓦剌军被前后夹击，败退而归。
十四日，也先转攻彰义门，于谦命令守军破坏街道，阻塞道路，迟滞瓦剌进攻，同时布置好火铳手、弓弩手，对瓦剌的进攻进行压制，很快就击退了瓦剌的进攻。此时急于表现的监军太监，率数百骑兵突入军阵，想抢功劳，反倒造成明军的混乱。瓦剌乘势进攻德胜门，幸好当地军民的奋起反击，于谦迅速调度军队，将瓦剌军击退。
战争打到十五日，瓦剌的各线进攻遭到了明军的顽强抵抗，在居庸关的中路军被明军死死挡在关外。也先得到消息，明军还有大队援军即将赶到，也先担心明军堵住了紫荆关缺口，自己被包了饺子，在十五日夜间率领一部军队仓皇向紫荆关撤退。
这时于谦坚持在城外迎敌的策略优势就凸显出来了，发现敌军开始撤退后，于谦果断命令石亨出击，首先派火炮轰击瓦剌混乱中的营寨，一番打击，瓦剌死伤万余人。紧接着于谦派遣明军分路进行追击，石亨在清风店大破瓦剌军，范广在固安打败瓦剌，也先一路败退，于十七日逃回塞外，自此北京保卫战结束。
于谦以极高超的战略掌控能力，取得了北京保卫战的胜利，于谦采取列阵于城下的积极防御策略，为北京保卫战的胜利起到了极为重要的意义。同时更加有效地限制了瓦剌军对京畿百姓的劫掠，明军的强硬态度，让也先不得不集中精力应对城外的明军，保护了京畿地区的百姓安全。