成祖擊敗阿嚕台之後，凱旋回京。過了一年，阿嚕台派遣使臣貢上馬匹，並表示願意稱臣。成祖認為他棄暗投明，特意命戶部收下貢物，並厚賞來使，派他回去傳詔。這時瓦剌部的酋長瑪哈木殺死韃靼可汗本雅失裏，另立答裏巴為汗，自己專權。阿嚕台又派人來報，並表示願意和朝廷共同討伐。成祖大喜，封阿嚕台為和寧王，接著下詔親征，仍帶著柳升、鄭亨、陳懋、李彬等將領，太孫瞻基這次也隨駕出發。成祖對左右說道：“朕的長孫聰明英睿，智勇過人。如今肅清沙漠，要讓他親自體會其中的艱苦，才知道內治外攘有多少難處！”左右稱頌不已。
這一年是永樂十二年，車駕二月起程，四月到達興和，五月出塞，六月到達三峽口。前鋒劉江遇到幾千名敵騎，一鼓擊退。成祖料定敵人必定大舉進攻，於是嚴陣以待。果然到了忽蘭忽失溫的時候，忽然望見前麵塵頭大起，無數蒙兵蜂擁而來。後麵的麾蓋下有兩個人，一個是韃靼可汗答裏巴，一個是瓦剌酋長瑪哈木。成祖登高指揮，命柳升、鄭亨等攻打敵兵中堅；陳懋、王通攻打右翼；李彬、譚青、馬聚攻打左翼。三軍奉命進攻，火炮齊發，聲震天地。瑪哈木領著蒙兵，左攔右阻。鄭亨身中數箭退下陣來。陳懋、王通也被蒙兵截住，不能取勝。李彬、譚青等人與敵兵酣鬥，死傷相當。都指揮滿都因受傷過重，死在陣中。成祖見各隊相持不下，便從高處躍下，親自率領鐵騎衝陣，橫掃敵軍。將士們見主子親自拚殺，也不得不舍命爭先。瑪哈木最終敗陣而逃，部下全部潰散。明軍追過兩座高山，直達土拉河，斬殺數千名敵兵。成祖還想窮追，經皇太孫一再勸阻，才班師回京。後來聽說，阿嚕台的百姓越來越多，兵力也越來越強盛，阿嚕台居然桀驁起來，每次遇到明使都要謾罵，有時甚至把明使扣留下來。成祖一再勸諭，阿嚕台全然不改，反而派人入侵邊疆。
警報傳到京師之後，成祖認為胡人反複無常，必為後患，決心遷都北京。永樂十九年春，車駕北遷，成祖下旨大赦天下，接著繼續商議北征。兵部尚書方賓一再上疏，說糧食儲備不夠，不便興師。成祖就召戶部尚書夏原吉來問。夏原吉也說邊關的儲備，隻夠供應把守的士兵，不足以供給大軍，並說連年征戰，儲備已經損耗了八九成，這時候應該休養生息。成祖不肯聽從，仍然決定第二年二月親征。
光陰易過，轉眼又是春天。成祖率軍起程，到達雞鳴山。後來得知阿嚕台遠逃，將士們就請求率兵深入。成祖不肯答應，帶兵徐徐前進，一路過去，都沒看見什麼敵騎，如入無人之境。成祖命將士們圍場打獵，或者比賽騎射，賜宴作樂，並親自作了一首《平戎曲》，讓士兵們傳唱。五月中旬，成祖才度過偏嶺，來到西涼亭。西涼亭是元朝皇帝巡幸的地方，現在卻蕭條冷寂，滿目瘡痍。成祖感慨地說：“元朝修建這亭子，本來是想留給子孫萬代的，誰能料到會有今天？古人常說天命無常，一定要有德的皇帝才能保得住江山，否則萬裏江山也會化作過眼煙雲，何況是區區一個亭子呢。”隨後下令禁止砍伐樹木。