也先挾明英宗要挾明朝廷的陰謀未能得逞，便於當年10月率大軍進犯北京。10月11日，瓦剌軍抵北京城下，列陣西直門外，把英宗放置在德勝門外空房內。
於謙派兵迎擊瓦剌軍於彰義門，打敗也先部隊先鋒，奪回被俘者1000多人。同時，於謙又派人率兵夜襲，以疲憊敵軍。
13日，瓦剌軍乘風雨大作，進攻德勝門。於謙命大將石亨在城外民房內埋伏好軍隊，然後派遣小股騎兵佯敗誘敵。也先率主力先鋒進入埋伏圈後，明軍前後夾擊，瓦剌軍受到重大打擊。
也先的弟弟孛羅、號稱“鐵頸元帥”的平章卯那孩等將也在這次戰役中中炮身死。在德勝門外與敵人激戰七天七夜，於謙終於大獲全勝，凱旋而歸。
當也先發覺明軍主力在德勝門後，隨後又轉戰至西直門進攻明軍，但也被明軍擊退。瓦剌軍不甘失敗，又在彰義門組織進攻，明軍佯裝失利，瓦剌軍追到土城，被潛伏在民居內的明軍火槍手阻擊，死傷無數，無法推進，加上天寒地凍，京師外圍守軍的奮力抵抗。
到11月8日，也先一路狂逃，退出塞外，並遣使進貢，來北京議和。至此，明軍取得了北京保衛戰的全麵勝利。
北京保衛戰的勝利，不僅加強了北京京師部隊的戰鬥力，組成了一支戰鬥力較強的機動兵力，而且使瓦剌軍從此不敢窺視京師；同時，還促進了邊防建設，收複了許多要塞和重鎮，使明王朝的統治得到了進一步的鞏固與加強，而德勝門的箭樓就是在這次戰爭中發揮了軍事上的重要作用。
在北京保衛戰之前，德勝門經大規模地重建後，已經成為了一個由城樓、箭樓、甕城、護城河和石橋等建築構成的完整體係的群體軍事防禦建築，它也因此奠定了後來德勝門的規模。
德勝門城樓麵闊五間，通寬31.5米；進深三間，通進深16.8米；磚石結構的城台高12．5米，牆體有收分，東西寬約39．5米。城台北麵築有雉堞，俗稱“垛口”。城台兩側有4門大炮。城樓連同城台通高36米。
一般而言，北京內城的9門都有城樓和箭樓。箭樓下都有門洞和城門，但德勝門箭樓是北京箭樓中唯一沒有門洞和城門的箭樓，它實際上是一座內木外磚的高層建築。
德勝門箭樓在城樓前沿，坐南朝北，雄居於高大的城台上，灰筒瓦綠剪邊，九檁歇山轉角、重簷起脊，屋麵蓋青色布瓦，鑲綠色琉璃剪邊。
平麵呈“凸”字形，前樓後廈合為一體，三座過梁式門朝南開，箭樓北側為正樓，麵闊7間、東西寬通寬34米、南北寬12米。
箭樓正樓後接廡座五間，四檁單坡頂。外簷用五踩單翹單昂鬥拱。大木、裝修和樓板等都用鬆木製做，角梁和鬥拱用柏木製作。
下架柱木、版門等髹飾紅土油，上簷枋額、角梁和鬥拱等繪青綠雅伍墨彩畫，所有大木梁柱都采用纏箍包鑲。南側廡座5間、東西寬25米，南北寬7．6米，通進深為19．6米，樓身高19．3米。
箭樓的樓身上下分隔成四層。每層橫架都施用承重梁六縫，每層的四周簷柱之間，都用粗巨的枋額串聯起來，構成三道圍箍的全框架結構，具有較好的剛度和整體性。
整個木骨架外麵用兩米多厚的磚牆圍護起來，封護得十分嚴密，每層都辟有箭窗，共設箭窗82個，其中北側48個，東西兩側各17個，供弓弩手瞭望、射箭和藏身之用。
在德勝門箭樓南麵，有一座規模更大的城門樓。城門樓和箭樓之間用城牆連起來，圍出來一個寬70米，深118米的甕城，其規模在內城各城門中僅次於正陽門。甕城東側牆上開一個券頂的大門，門上建閘樓。
城樓、箭樓和甕城共同組成完整、嚴密、堅固的防禦體係。敵人要想攻破城門，必須得先經過箭樓和甕城兩道防線，否則，就會被“甕中捉鱉”。