在明朝方面，皇帝英宗童騃骄纵，一切军政大事，全由太监王振代理，王振胡作非为，残害忠良，广植私党。1449年当也先入侵时，王振更想利用皇帝“亲征”，幸取战功，提高个人威势。在这样政治昏浊的情况下，王振就掌握了戍卫京城的禁军的全部指挥权。七月十四日下令出兵，十六日就必须启程，行军部署毫无成算。当时瓦剌军侵人大同、宣府、独石、延庆等边塞，明守军节节败逃。英宗、王振竟贸然驱使大批中央高级官员和“前军五万骑，吏卒私属达五十万人”，冒着狂风暴雨，拥出居庸关向大同进发。八月初一，到达大同。瓦剌军暂退塞外，诱明军深入北上。但王振等看到边兵败亡，横尸满野的惨状，却惶惧失措，挥军急退。十三日退到土木堡(今怀来县西)狼山一带，瓦刺追兵从后面两路逼来，王振派兵迎敌，均败溃；兵部尚书邝埜三次奏请英宗突围，均为王振阻。十四日黎明，瓦刺军四面合围，十五日瓦刺军诈退，明英宗急派使臣去瓦剌军营向也先讲和。也先也派使臣持文书来明营，英宗命学士曹鼐草文书，派通事二人随也先使臣去瓦刺军营。王振立刻下令移营就水，明军人马饥渴，士兵争先跳越营边壕堑，队伍混乱，不能停止。瓦刺骑兵忽从四面冲来，呼啸列阵而人，奋长刀猛砍明军，大呼“解甲投刀者不杀!”明军弃甲曳兵，裸袒蹈藉，尸体蔽野塞川。英宗与亲兵乘马突围不得出，下马据地盘膝面南坐，遂被俘虏。在混战时，扈从大臣如英国公张辅、尚书邝埜、王佐、学士曹鼐、张益、侍郎丁铉等高级官员五六十人都被敌军所杀。军士弃尸数百里。其实当时追来的瓦刺军仅两万余，而明军五十万人，死亡过半，骡马二十余万以及衣甲、器械、辎重全被也先军所夺。太监喜宁投降，将明朝虚实情况完全告给也先。当英宗被俘时，护卫将军樊忠从旁用所持长锤把王振捶死，痛骂道：“我替天下诛此奸贼!”遂冲向敌军，杀敌十余人，最后战死。这一场大混战，历史上称为“土木之变”。
“土木之变”后，明朝首都北京立即卷入战场的前哨，政局空前混乱，危机四伏。皇太后和留守京城的[成阝]王朱祁钰急召大臣朝议。翰林侍讲徐理竟公然主张逃跑，倡言南迁金陵，可避灾难，于是空气更加恶劣，群臣都犹豫昏惑，只知聚哭殿前。于谦厉声斥责徐理说：“倡议南迁者，当斩首。京师是天下的根本，一动则大事去矣。谁不知宋朝南渡的祸患。请立刻调动四方兵勤王，誓死守卫京师。”于谦的正确主张，得到吏部尚书王直、内阁学士陈循等的同意，皇太后、[成阝]王等慢慢地清醒过来，便把守城抗战的责任全部交给于谦。于谦等遂即建议：(一)调山东沿海备倭军和漕渠运粮军急援北京，并令全国各地起兵勤王。(二)提前发给官兵半年的或一年的禄饷，让他们自己到通州仓库取米，并号召百姓参加搬运通州军资进北京城。(三)动员京郊居民进城，并招募新兵，优给粮银。(四)肃清潜藏在京城内外的间谍等敌人。(五)从土木堡战败逃回的士兵，免予处分，仍要报名，各赏银布操练守城。(六)加强城防工事，赶造兵器，同时急运南京内库军器三分之二北上。八月二十一日，于谦被任做兵部尚书，当时，以于谦为首和以商辂、王竑、袁时、吴宁、王伟、朱骥等为主干的爱国官吏一致坚决主张抗战。于谦明确提出了“社稷(指国家)为重，君为轻”的口号，认为英宗既成瓦剌俘囚，帝位不应虚悬，遂奏请皇太后让[成阝]王监国。并将阉党马顺、毛贵等篓死，王振家族全部刑斩，以平众愤。又将阉党郭敬等治罪。这样，在一定程度上镇压了阉党，振奋了士气。九月六日，[成阝]王正式登皇帝(景泰帝)位，遥尊英宗做太上皇，明朝中央政局更显稳定。同时，于谦又选派得力将领，增补关隘，加派援军，重新调布了长城边防。于谦治军，赏罚严明，教练有法，特别重要的是于谦把抗击瓦刺入侵看成全国一致的神圣爱国任务，广泛地发动人民报效杀敌，保卫国家，从而获得了源源的新兵，扭转败局，保证了抗击的胜利。