当时京师最有战斗力的部队、精锐的骑兵都已在土木堡失陷，剩下疲惫的士卒不到十万，人心惶惶，朝廷上下都没有坚定的信心。于谦请郕王调南北两京、河南的备操军，山东和南京沿海的备倭军，江北和北京所属各府的运粮军，立即奔赴顺天府，依次经营筹画部署，人心遂稍稍安定。随后，于谦升任兵部尚书，全权负责筹划京师防御。
不久代宗立，整饬兵备，部署要害，亲自督战，率师二十二万，列阵北京九门外，破瓦剌之军。加少保，总督军务。也先挟英宗逼和，他以社稷为重，君为轻，不许。也先以无隙可乘，被迫释放英宗。英宗既归，仍以和议难恃，择京军精锐分十团营操练，又遣兵出关屯守，边境以安。
景泰八年(1457年)明代宗朱祁钰病重，正月壬午，石亨和曹吉祥、徐有贞迎接上皇也就是英宗恢复了帝位，宣谕朝臣以后，立即把于谦和大学士王文逮捕入狱。徐有贞进言说:''不杀于谦，复辟这件事就成了出师无名。''明英宗的主意便拿定了。正月二十三日，于谦被押往崇文门外，就在这座他曾拼死保卫的城池前，得到了他最后的结局--斩决。
待到抄于谦家的时候，发现他家里并没有多余的钱财，只有正屋关锁得严严实实。打开来看，只有明代宗朱祁钰赐给的蟒袍、剑器。于谦死的那天，阴云密布，全国的人都认为他是冤枉的。
成化年间，复官赐祭，弘治二年，谥肃愍，万历中，改谥忠肃。
