一方面下令辽东总兵曹义和宣府总兵杨洪各选精骑从外面夹击瓦剌，一方面又派人行离间计，伪造北京内大太监兴安太监喜宁的书信，内容是讲喜宁告知明廷他已经完成诱也先深入的任务，明军可乘其孤军深入一举歼灭之。
果然，此信被瓦剌巡逻队截获，也先对喜宁颇产生怀疑。恰巧的是，明朝宣府、辽东援兵皆及时赶到，明军军威大振，也反证了先前对喜宁太监的反间计。
也先列阵于西直门外，把明英宗囚禁在德胜门外一间空房子里以当要挟之用。
当时，明军共二十二万人，绕城列阵，旗甲鲜明，严威赫赫，瓦剌军胆怯，不敢轻犯。
毕竟先前在土木堡得过奇胜，也先派出小股部队骑兵来搔扰。
于谦在空屋中设伏，派出骑兵诱敌。双方交手，明军佯装不支，扭掉马头往回跑。也先来了精神，麾万余铁骑追击。埋伏于空屋中的明军突出，箭弩开发，瓦剌军死伤数千人，大败而走。这一仗，时任瓦剌平章的也先弟弟孛罗毛耶孩也被打死。
安定门方面，石亨与其侄石彪率敢死队，手持巨斧，主动出击，直杀入迎面瓦剌军中坚部分，逢人就砍，所向披靡，瓦剌军不得不后撤。石亨得胜不饶人，率军追战城西，一直把敌军追杀得向南逃窜。
与此同时，石彪率精兵千余人，佯装不敌，向彰义门方向后退。瓦剌军见这支明军人数较少，集中兵力合力来攻，半截正好遇上刚刚击溃瓦剌中坚的石亨，斜刺里扑上前，石彪又率佯败明军忽然止步，也掉头闯上厮杀，瓦剌军不敌，败走。
由于西直门是也先主力，都督孙镗有些支撑不住，其他诸门守御的明军各自忙于厮杀，无人派兵来援。幸亏都督范广率神机营在西直门，他们手中持有火炮火铳，火器厉害，杀得瓦剌军一倒就是一片，勉强抵抗住了敌军的进攻。
虽如此，瓦剌军狂攻，渐渐孙镗支撑不住，忙叩西直门城门让守军开城门，想率军队退入城中。负责监军的给事中程信文人无武略，忙打开城门让明军入城。结果，明军见身后城门大开，顿失斗心，纷纷往回跑。瓦剌军见状，突来精神，喊杀进逼，向城门处集结而来。
城内的程信幸亏脑子还算活，见此情状，知道不能再开城门，如果瓦剌军趁势闯入，一切全完蛋。于是，程信急忙下令兵士把西直门大门重新关上，下死命令让孙镗回兵力战。
明军退路已绝，复陷死地，反而激发出潜在的能量，转身扑向瓦剌军，殊死拼杀。程信又与王通、杨善等人率军士大喊鼓噪，架起火器朝瓦剌兵群中猛轰。未几，石亨也引援兵赶到，瓦剌军终于不敌，狼狈退去。
经此一天的激烈战斗，也先郁闷至极，知道北京城不是想象中那样容易攻克的。
他趁夜移营，准备不声不响地撤围。
于谦从派出间谍的嘴里得知明英宗已被也先转移走，不在德胜门外。他马上令石亨等人高燃火把，以巨炮猛轰城门外悄悄卷帐拔木的瓦剌军，一时间，血肉模糊，鬼哭狼嚎，万余瓦剌军人变成肉块。
也先大骇，北遁出居庸关；伯颜帖木儿挟明英宗出紫荆关；脱脱不花本来是来驰援，得闻也先败讯，连关也未敢入，率众掉头跑了回去。
在于谦指挥下，诸将追杀瓦剌军队，石亨、石彪在清风店破敌；孙镗、杨洪等人追击瓦剌于固安，大败对手，并夺回被掠民众一万多人。
虽如此，瓦剌军先前在北京城四周郡县散掠，往往百余骑兵士驱万余百姓当前，看上去以为是大部瓦剌军队。明军不知底细，被迫分兵，由此被杀的也有数百人。
无论如何，明军取得了北京保卫战的最终胜利。
北京城解严。论功，杨洪被封为昌平侯，石亨武清侯，加于谦少保，总督军务。
于谦固辞，表示：“京城四郊多垒，受围数日，士大夫之耻也，我怎敢邀功！”
明廷不允。
总结这次北京保卫战的胜利，无外乎两个字：民心。
民为邦之本，明朝立国，虽对功臣多加屠戮，对士大夫多加陵蔑，但对老百姓来讲可谓深仁厚泽，使得在皇帝被敌生俘的情况下，民心军心均无离叛之意。敌国外患，反而激发起明朝军民旺盛的斗志，齐心协力，赶走气势汹汹的蒙古人。
北京保卫战中，彰义门明军副总兵武兴战死，瓦剌军大举杀入，至土城，当地人民虽手无寸铁，但皆跑上屋顶，大声喊杀，乱投砖石瓦片击敌，终于等到明军来援，敌寇未逞。民心如此，安得不胜！
当然，于谦的重要作用也功不可没。正是在他指挥下，“傲如石亨，怯如孙镗，懦如王通，无不斩将搴旗，缘城血战，追奔逐北，所向披靡。”史称，于谦“当军马倥偬，变在俄顷，（于）谦目视指屈，口具章奏，悉和机宜。|qi|shu|wang|僚吏受戒，相顾骇服。号令明审，虽勋臣宿将小不中律，即请旨切责。片纸行万里外，靡不惕息。其才略开敏，精神周至，一时无与比。至性过人，忧国忘身”。
明朝后来至万历末年，明廷榨取民脂民膏，不遗余力，民不聊生，内忧外乱，才终至国亡。
明英宗方面，被瓦剌军裹挟出紫荆关，恰逢连日雨雪，他乘马踏雪而行，跋涉艰难。幸亏有袁彬忠心耿耿护卫，还有蒙古人通事哈铭尽心维护，才保明英宗未冻饿而死或被摔死。
中间驻营，也先战败后第一次来见明英宗。他命人宰杀马匹，拔刀割肉，燔熟一块上好马肉，亲自送给明英宗，说：“不必忧虑，终当送你归国。”
食毕，也先辞去。
一行北行，至小黄河苏武庙，伯颜帖木儿正妻阿达阿剌哈剌嘱咐侍女设帐迎驾，宰羊递杯，伺候英宗进膳。不几日，恰值明英宗生日，也先亲来上寿，送给这位倒霉的明帝衣服，大摆宴席。
最让人感动的，是袁彬、哈铭二人，事无巨细，二人竭忠竭力，侍奉落难的明英宗。由于天寒地冻，夜间营帐内酷寒，袁彬和哈铭天天要明英宗把双脚放入他们怀中，轮流为皇帝暖足。
一日，早晨醒来，明英宗对哈铭说：“知道吗，昨夜你睡得死，一只手正压我胸口，我几乎透不过气，直到你睡醒我才拿开你的手。”并向哈铭讲述汉兴武与严子陵共卧的故事。
哈铭蒙古人，本性质朴，闻皇帝此言，感动得一塌糊涂，顿首谢恩。由于他本人就是蒙古人，也能时时与伯颜帖木儿妻子等人说上话，让这些人劝伯颜帖木儿和也先放还明英宗。
袁彬、哈铭忠义君子，太监喜宁乃奸恶至极的小人。他见袁、哈二人竭力护持明英宗，怀恨在心，数次劝也先杀掉英宗身边这两个人，天天为也先出主意怎样与明朝讨价还价。一日，也先被喜宁的谗言激怒，派人拖出袁彬、哈铭二人要斩首，明英宗这时也急了，真的奋不顾身，扑到二人身上要与他们同死，这才救下二人性命。
喜宁还向也先出坏主意，让瓦剌军西攻宁夏，直捣江南，在南京立明宗为傀儡，与北京明景帝兄弟对峙，以兄制弟，夺取明朝江山。此招甚毒，但也先不是志向远大之人，觉得此计可行性太差，施行起来困难，最终没有采纳。
所以，明英宗对喜宁这个小人，恨之入骨。
于是，他与袁彬定计，派喜宁入京当使节，并派遣同样被俘的明军士兵高磐随行。事先，明英宗暗中叮嘱高磐如何行事，并亲写书信，缝在高磐的裤子里。
喜宁挺洋洋自得，以瓦剌和明英宗双料使臣自居，入宣府与明军谈判。
明将出城，与喜宁在城下宴饮，高磐突然大声呼喊，抱住喜宁不放，声称太上皇有旨。招待来使的明将不敢怠慢，挥兵扑上，把瓦剌使团全部活捉，缚送喜宁入北京。
读了明英宗的亲笔信，听了高磐一番指控，明景帝君臣大怒，把太监喜宁送入闹市，三千多刀，碎剐凌迟而死，终于为明英宗除去一块心头大患。
听闻喜宁被杀，也先也很恼怒，与其弟赛刊王等人分道进攻。打了数次，均遭败绩。
这时候，瓦剌内部开始分化。阿剌知院首先暗中与明朝讲和。瓦剌与他的属下一直有矛盾，外亲内忌。他们合兵攻打明朝，利多则归也先，弊害则众人均受，使得那些瓦剌酋长很不爽。伤人损物不说，昔日每年都能从明朝得到大批金银绸帛的赏赐，如今一丝全无。
后来，也先也知道了阿剌知院和脱脱不花相继暗中与明朝议和之事，他不甘人后，也马上派人同明朝讲和。
但是，这一次，明景帝回复漠然。原因很简单，双方讲和，肯定要送回明英宗这个“太上皇”，明景帝不知拿这个皇帝哥哥怎么办。
于谦方面，他针对群臣各持议和的局面，力拂众议，表示“社稷为重，君为轻”，派人持书申诫边将，不要擅自与瓦剌讲和，不要擅自接受瓦剌人送来的来信，甚至明英宗本人的亲笔信也不能收。如此，也为他本人日后的悲剧埋下了伏笔。
明英宗的“夺门”复辟
景泰元年（1450年）秋，也先正式遣使议和。礼部尚书胡滢等人奏请迎太上皇，景帝不答。但是，面对群臣上疏的压力，明景帝不能不有所表示。
他在文华殿大会群臣，说：“朝廷因通和坏事，欲与瓦剌贼寇断绝来往，而卿等近日又屡屡上言议和，更欲何为？”
吏部尚书王直出班对奏：“太上皇蒙尘，理应迎回。希望陛下务必遣使交涉此事，勿使他日生悔。”