为了应对瓦剌对京城的严重威胁，于谦挑选各地精兵强将赴京作战。并将数百万担粮食运入京城内，打算作长期作战的准备。命工部加紧打造兵器、铠甲等强化京城部队战力。十月，京城内已经集结了20余万明军，在于谦的指挥下士气非常高昂。果不其然，瓦剌在十月开始进攻北京，派出17万部队打算三路合击一举攻下北京，征服大明。于谦否定了其他将领被动防御的战略规划，而是在京城九门分别派布部队，主动出击迎战瓦剌。为了让参战的军士更加奋战无畏，于谦还做了庞大的誓师大会，分析了敌我的优劣势，鼓舞了士气。他还亲自穿上戎装，披挂上阵，宣布了战场纪律。
瓦剌将朱祁镇放在德胜门口，试图逼朝廷献城投降。于谦果断派出部队打击瓦剌前锋部队，斩杀了瓦剌数百人，之后又夜袭瓦剌军营，是瓦剌连续受到打击。之后瓦剌试图议和借机扣押主战派，不过被于谦看破，阴谋没有得逞。
于在瓦剌进攻的地方布下伏兵，等到瓦剌进入伏击圈时，明军大量使用火炮、火铳等武器，对瓦剌骑兵造成严重毁伤，战果显著。
