瓦刺軍兵臨城下，京師戒嚴。初五日，景帝詔諸王遣兵入衛。初八日，景帝命於謙提督各營兵馬，將士皆受節製。是時朝野上下一片驚惶，人無固誌，有言逃離北京，主張遷都南京者（徐理）；有言挑築京師外城城濠，主張緊閉九城門，堅壁以避賊鋒者（總兵官石亨）。於謙力主出城抗敵，曰：“賊張甚矣，而又示之弱，是愈張也。”⑩
於謙遣諸將分率22萬軍隊列陣於九門之外：總兵官石亨陣於德勝門；都督陶瑾陣於安定門；廣寧伯劉安陣於東直門；武進伯朱瑛陣於朝陽門；都督劉聚陣於西直門；副總兵顧興祖陣於阜城門；都指揮李端陣於正陽門；都督劉德新陣於崇文門；都指揮楊節陣於宣武門。於謙本人駐營德勝門，加強主攻部隊。部署既定，初九日，於謙傳令九門：“臨陣，將不顧軍先退者，斬其將；軍不顧將先退者，後隊斬前隊。”並身先士卒，披甲戴胄，巡視指揮，以激勵將士。於是將士人人感奮，勇氣百倍，準備迎戰。
十月十一日，瓦刺軍抵北京城下，列陣西直門外，置英宗於德勝門外空房內。也先因明軍陣容嚴整，不敢貿然進攻，遣使讓明廷派大臣前來迎接英宗。借議和以探明虛實。明景帝乃派通政使參議王複為右通政，中書舍人趙榮為太常少卿，帶羊酒出城至也先營，也先令英宗帶刀坐帳中。也先及伯顏帖木兒（也先弟）等皆全副武裝，披甲胄，張弓矢，引王複、趙榮進見。也先不受羊酒，取看公文，並語於王複等：“爾小官，可令於謙、王直等來，並索取大量金帛財物。”景帝及部分廷臣欲議和，征詢於謙。於謙斬釘截鐵地回答：“今日止知有軍旅，它非所敢聞。”在於謙堅持下，也先議和詭計未能得逞。
十三日，瓦刺軍攻德勝門、西直門受挫後，翌日，轉而攻彰義門。於謙命副總兵武興、都督王敬、都指揮王勇率軍往彰義門迎擊。明軍“俱以神銃列於前，弓矢短兵次之”，挫敗瓦刺軍前鋒，然是時明軍數百騎為爭功，自後躍馬衝擊，陣營大亂。瓦刺軍乘機反擊，明軍敗退，武興中流矢死。瓦刺軍追到土城。土城附近居民紛紛“升屋號呼，投磚石擊寇，嘩聲動天”，瓦刺軍受阻，適王竑、毛福壽聞訊來援，瓦刺軍遙見援軍旗幟，倉皇退兵。
也先深入京畿，初以為明軍不堪一擊，北京旦夕可下。然經五天戰鬥，瓦刺軍四麵楚歌，連戰皆敗，士氣低落；明軍自迎戰以來，軍民一心，屢屢勝利，士氣旺盛。也先又聞明朝各路援軍將至，恐斷其歸路，遂於十五日夜拔營北遁。也先率瓦刺軍挾英宗先退，於謙偵知英宗已走遠，命石亨等發大炮轟其營，瓦刺軍死者萬餘人。於謙率軍乘勝追擊，奪回瓦刺沿途擄掠的百姓及財物無數。十一月初八日，瓦剌軍退出塞外，京師解除戒嚴。北京保衛戰以明軍大獲全勝告終。明王朝轉危為安。
也先敗退後，陰謀僥幸取勝，聲言要送英宗回朝。明主和派大臣也意欲議和，主戰派大臣則傾向於妥協。於謙力排眾議，指出也先企圖借此向明廷索取財物，並說：“社稷為重，君為輕。”同時派人申誡各邊鎮將帥，切勿中敵人詭計，嚴密防禦。又選派將領，鎮守邊防重地。因此景泰元年（1405），也先多次出兵南擾均未能得逞。
也先本以為俘獲英宗，奇貨可居，可用以敲詐金銀財物，也可用以威脅明廷退兵投降，不料在於謙主持下，邊鎮有“瓦刺奉駕（英宗）至，不得輕出”之製約，也先派使“保駕”議和時，大臣有“社稷為重，君為輕”之勸告，奇貨已不成為奇，留住英宗，已無作用。景泰元年（1450）八月，瓦刺與明議和，放回英宗。
景泰八年（1457），英宗複辟，改號天順，史稱“奪門之變”。
於謙在土木之變以後，力撐危局，在北京保衛戰中功績最著。及英宗複辟，景泰八年（1457）正月，英宗以莫須有罪名將其斬。於謙遇害當日，“行路嗟歎”，“天下無不怨之”。查抄於謙家產時，“家無餘資。獨正寶縭鑰甚固，後視，則上（景帝）賜蟒衣劍器也”。
於謙之婿朱驥將於謙靈柩歸葬於故鄉杭州西湖邊。青山埋忠骨，長為人們憑吊。明末抗清誌士張蒼水，在其絕命書中高歌：“國破家亡欲何之，西子湖頭有我師。日月雙懸於氏墓，乾坤半壁嶽家祠。”表達出對愛國誌士於謙無限敬慕之意！
注釋
①《明史》卷一七○《於謙傳》。
②《明史紀事本末》卷二九《王振用事》。
③《明英宗實錄》卷一八一。
④劉定之《否泰錄》。
⑤《明史》卷一七○《於謙傳》。
⑥明葉盛《水東日記》。
⑦《明史》卷一七○《於謙傳》
⑧⑨《明通鑒》卷二四。
⑩《明英宗實錄》卷一八四。
《明史》卷一七○《於謙傳》。
袁彬（北征事跡》。
《明通鑒》卷八四。
《明史》卷一七○《於謙傳》。