邊境告急，明英宗慌忙召集大臣商量怎麼對付。大同離王振的家鄉蔚州不遠，王振在蔚州有大批田產，他怕蔚州被瓦剌軍侵占，竭力主張英宗帶兵親征。兵部尚書鄺埜和侍郎於謙認為朝廷沒有充分準備，不能親征。但朱祁鎮不聽勸諫，偏信王振，決意親征。英宗命弟弟郕王朱祁鈺留守北京，兵部侍郎於謙留京代理兵部事務。正統十四年（1449）七月十六日，朱祁鎮跟王振、鄺埜等官員，率領五十萬大軍從北京出發，浩浩蕩蕩向大同趕去。
這次出兵，一切軍政事務皆由王振專斷，隨征的文武大臣卻不能參預，而且組織混亂，軍紀渙散。又連日遇到大風暴雨，沒有走幾天，糧草就接濟不上了，兵士們又餓又冷，叫苦連天。到了大同附近，兵士們看到郊外的田野裏，到處都橫著明軍兵士的屍體，更加人心惶惶。兵部尚書鄺埜和戶部尚書王佐屢次勸英宗退兵，王振大發淫威，命他們跪在草叢中，直到天快黑了才將他們放回去。
明軍進到大同後，也先為誘明軍深入，主動北撤。王振看到瓦剌軍北撤，更加堅持北進，過了幾天，王振的同黨，大同的鎮守太監郭敬把前線慘敗的消息密告王振，王振感到情況危急，才下令退兵回北京。退兵本來是越快越好，但是王振卻想讓皇帝駕臨他老家蔚州，以擺擺威風。於是，幾十萬將士離開大同，往蔚州方向跑了四十裏地。可王振又想起這麼多的兵馬到了蔚州，他家田園裏的莊稼豈不要遭到損失，又匆匆忙忙下令向東折返回來，往宣府方向走。這樣一折騰，拖延了時間，被瓦剌的大隊騎兵追擊趕上。
明軍一麵抵抗，一麵敗退，狼狽地逃至土木堡（今河北懷柔東南）。那時候，太陽剛剛下山，隨從的文武官員都勸英宗趁天沒黑，再趕一陣路，進了懷來城再休息，瓦剌軍趕來，也可以堅守。可是王振卻因為裝運他財產的幾輛車子還沒到，硬要大軍在土木堡停下來。鄺埜一再上奏讓皇帝立即駕車進入居庸關，自己組織精銳部隊斷後，但都被王振阻止不報。
第二天，天剛蒙蒙亮，瓦剌軍趕到了土木堡，把明軍緊緊包圍起來。土木堡名叫“堡”，其實沒有什麼城堡可守。明軍大隊人馬趕了幾天路，口渴得像火燒，但是土木堡地勢高，沒有水源，士兵們就地挖井，挖了兩丈多深，也沒有水。土木堡南麵十五裏的地方有條河，但已經被瓦剌軍占領了。也先擔心明軍人數眾多，打硬仗會遭到巨大損失，就假裝退兵，並派人到明軍處講和。
明英宗和王振信以為真，十分高興，下命令讓士兵先到附近找水喝。士兵們爭先恐後地跳出壕溝往河邊跑，亂成一團，將領們也製止不了。此時，早就埋伏在四周的瓦剌軍兵一舉衝殺過來，瓦刺騎兵衝入陣中，揮舞長刀，大聲吆喝著：“丟下刀投降者不殺！”明軍士兵一聽，紛紛丟盔棄甲，狂奔亂逃，很多士兵被踩踏而死，道路全部被擁堵。明英宗和王振帶著一批禁軍，幾次想突圍都沒衝出去。平時作威作福的王振，這時候被嚇得身體直發抖。禁軍將領樊忠早就恨透了這個禍國殃民的奸賊，氣憤地說：“我為天下誅此賊！”掄起手裏的大鐵錘一錘錘死王振。而明英宗卻被瓦剌軍俘虜，鄺埜等五十餘位大臣在混戰中戰死，英宗所率明朝精銳部隊幾乎全部被斷送。
這次戰役，明史上稱為“土木之變”，是世界戰爭史上以少勝多的典型戰例之一。土木之變影響深遠，成為明王朝由初期進入中期、由盛到衰的重大轉折點，受此重創的明朝軍隊幾乎再也沒有振作起來。
奪門之變
土木之變，明王朝元氣大傷。瓦剌首領也先卻更加驕橫起來，國都北京受到了瓦剌軍的嚴重威脅。幸虧有正直幹練的於謙挺身而出，在他的率領下，展開一場艱苦的北京保衛戰，終於使明朝險而未亡。
於謙，字廷益，號節庵，浙江錢塘人。他少年時就胸懷報國之誌，仰慕文天祥“殉國忘身，舍生取義”的愛國精神。永樂十九年（1421）中進士，宣德朝任禦史。後在楊士奇舉薦下升為兵部侍郎。於謙生性剛直，不畏權貴，兩袖清風，曾受王振陷害關入大牢。後在官民的一致上書請求下才恢複原職。
土木堡慘敗的消息傳到北京後，朝廷一片驚惶，翰林院侍講徐珵竟惑亂人心，鼓吹天命，主張南遷逃跑。主戰的於謙厲聲斥責：“鼓吹南遷的人，罪當斬首！”以宋朝南渡的教訓說服了百官，毅然擔負起守城的重任。英宗被俘後，皇太後下詔立英宗長子朱見深為太子，但太子僅兩歲，於是又命英宗弟郕王朱祁鈺監國。但監國畢竟不是君主，為安定人心，粉碎也先的陰謀，時任兵部尚書的於謙和吏部尚書王文等人擁立英宗弟郕王朱祁鈺為帝（即景帝），遙尊英宗為太上皇，這就使也先以英宗挾明朝割地賠款的美夢破碎。失掉了英宗這張王牌之後，也先又大舉興兵來犯。而當時，明朝的精銳部隊幾乎全部葬送在土木堡，京師的軍隊不到十萬人。於是，於謙奏請景帝調南北兩京、河南的操軍，山東及南京沿海的備倭軍，江北及北京諸府的運糧軍，以及寧陽侯陳懋所率浙兵立即趕到京師守衛。又命把通州糧倉的積糧運入京師，將城外的居民遷入城內，全城的士兵日夜操練，工匠加緊製造兵器，積極備戰。不久，各地軍隊陸續趕到，糧食儲備充足，京師人心漸趨安定。