十月，敕令于谦提督各营军马。而也先挟持着太上皇(英宗)攻破紫荆关直入，进窥京师。石亨建议收兵固守使敌兵劳累衰竭。于谦不同意，说：“为什么向他示弱，使敌人更加轻视我。”马上分别调遣诸将带领二十二万兵士，在九门外摆开阵势：都督陶瑾在安定门，广宁伯刘安东直门，武进伯朱瑛朝阳门，都督刘聚西直门，镇远侯顾兴祖阜成门，都指挥李端正阳门，都督刘得新崇文门，都指挥汤芦宣城门，而于谦自己和石亨率领副总兵范广、武兴在德胜门外列阵，抵挡也先。把兵部的事交给了侍郎吴宁，把各城门全部关闭，自己亲自督战。下令：临阵将领不顾部队先行退却的，斩将领。军士不顾将领先退却的，后队斩前队。于是将士知道必定要死战，都听命令。副总兵高礼、毛福寿在彰义门北面抵挡敌人，俘虏了一个头目。皇帝高兴，令于谦选精兵聚集在教场，以便调动;再命太监兴安、李永昌同于谦一起管理军务。
当初，也先部队深入，以为早晚就可以攻下京城，及至见到明朝官军严阵以待，有些丧气。叛变了的宦官喜宁教唆也先邀明朝大臣迎接上皇，索取黄金和丝织品以万万计;又邀于谦及王直、胡濙等出城谈判。皇帝不准许。也先更加沮丧。庚申，也先部队窥伺德胜门。于谦令石亨率神机营在空屋里设下埋伏，派几个骑兵引诱敌人。敌人用一万骑兵逼近，副总兵范广发射火药武器，伏兵一齐起来迎击。也先的弟弟孛罗，平彰卯那孩被炮打死，也先部队转移到西直门，都督孙镗抵御他，石亨亦分了部分兵力来到，敌寇撤退。副总兵武兴在彰义门攻打敌军，和都督王敬一起挫败了也先的前锋。敌军正要退却，而几百个骑着马的宦官想争功，冲马争着向前。阵脚乱了，武兴被乱发的箭射死。寇兵赶到土城，居民爬以屋顶，呼喊着用砖石投掷敌人，喧声震天。王竑和福寿的援兵赶到，敌军于是撤退。相持了五天，也先的邀请没人理他，作战又失利，知道不可能达到目的，又听说各地勤王的部队马上要开到，恐怕截断了他的归路，于是拥着上皇由良乡向西去。于谦调各将领追击，到居庸关才回来。评功，加于谦少保、总督军务。于谦说：“四郊多保垒，是卿大夫的耻辱，怎么敢求取赏赐功劳呢!”坚决推辞，皇帝不准。于是增兵守真定、保定、涿州、易州等府州，请求用大臣镇守山西，防止敌寇南侵。