经过了一场夜袭，瓦剌大军虽然没有太大的伤亡，可是本来就长途跋涉的士兵，被这一折腾，一夜未眠，弄得人人疲惫不堪！
次日，也先整军，将主力列阵西直门外，挟持朱祁镇到德胜门外的土城之中，并要求于谦出来见面。于谦缓缓上得城头，俯视敌军，这时只听也先喝道：“于大人！我将你们的皇上给你们送回来了，你们还不出城迎接？我这有书信一封，条件都在上面写着呢！”话罢，将书信递给一兵卒，那兵卒打马送到了明军阵前。
“你们都给我听着，一会儿于谦石亨等人若是出来，即刻率领大军冲杀，等抓到他们，我就不信明廷不降！”也先见信被明军送入城门之后，对身边的几位将军低语道。
信件直送到了城楼上于谦的手里，于谦打开信封用眼扫了一下，片刻之后，一旁的石亨低语问道：“大人，如何？”
“呵呵，这也先要求朝廷派你我等人亲自出城迎接太上皇，并索求金帛数以万万计！”于谦冷笑一声说道。
此话一出，石亨立时皱眉道：“这.......”
“这也先的算盘打的够精的，你我若出城岂不是自投罗网？”于谦道。石亨一听这话，心中顿时一颤，接着问道：“那此时该当如何？”
“我自有计谋！你去找一些官员来，让他们去德胜门外的土城去见太上皇，也先这里我来应付！”于谦说罢，抬头看了看石亨。石亨领命，下去按吩咐去做。于谦转过身来，顿了顿，便朝城下大喊道：“也先！我已经派人去见太上皇了！你的条件还要待我奏报朝廷才能定夺！社稷为重，君为轻，更何况如今邺王已然即位，你就不要耍花招了！”
听得此话，也先勃然大怒，指着于谦大喝道：“老匹夫！待我进城定将你碎尸万段！”话音未落，只见上空嗖的一声信号弹响起，紧接着瓦剌大军周围便响起了冲杀声。
这一下瓦剌大军顿时躁动不安，这时只听也先大吼一声道：“别慌，整军应敌！”接着便将主力军掉头朝喊杀声高的地方奔去。
其实此时出现在瓦剌大军周围的只是几小股军队，然而他们只是侵扰，并不力战，当也先带领主力军杀到之后，他们掉头就跑，可紧接着另一面又响起了喊杀声，这一来二去，弄的也先主力疲惫不堪，就这样，于谦采取避敌主力，小股袭扰，处处出击的策略，迷惑敌军，给瓦剌军造成错觉。一天下来，也先不但没有时间攻城，而且还把自己忙的不亦乐乎。
当夜，也先吸取昨晚的教训，加派了更多的人手值夜，可是士兵们都疲惫不堪，就算是值夜，每人也都是无精打采，半睡半醒。果不其然，今晚，于谦又派出龙三川等人，带领几千人马分两路出击，使用突击战术，斩杀数百人之后，乘胜而归，明军顿时军威大震.
这一番较量之后，也先知道必须速战速决，所以急于与明军决战，十月十三日清晨，风雨大作，也先趁机改变战略，集中兵力，全军进攻德胜门。然而于谦却早就命石亨在城外民宅内埋伏好了军队。
石亨先是派遣少数骑兵佯装战败以引诱敌军，也先果然中计，亲率精骑万人穷追不舍。等也先军进入埋伏圈后，于谦一声令下，明军开始反击，只见神机营火器齐发，火箭弓弩多如飞蝗般地射向敌军，也先见罢心知中计，便立刻下令撤军，然而石亨却忽然带人掉头杀来，配合于谦来了个前后夹击。
一场大战之后，也先部队大败而归。也先的弟弟孛罗、平章卯那孩等将中炮身死，瓦剌军当即便受到很大打击。
也先看着自己的军队被拖到了如此的境地，心中便萌生了退军之意，可是又心有不甘，因为只要过了这城墙，他的铁骑便可以顷刻之间将明王朝踏为齑粉。
也先吃了一场败仗之后，发觉明军主力在德胜门，便又集中力量转攻西直门。
明军都督孙镗率军迎战，在一场肉搏之后，打败了也先的先头部队。但由于也先不断增兵围攻孙镗，孙镗力战不支，最终退至城下。
“开门！我是孙镗！”孙镗在城下大喊道。此时，把守城头的给事中程信，程信只是低头一看，立即严令不准开城。孙镗不知其意，破口大骂。瓦剌的铁骑眼看就到了近前，就在这千钧一发之际，突然只听城楼上一声炮鸣，紧接着城上守军万炮齐发，火箭如雨，轰击瓦剌军，顷刻之间，瓦剌军便陷入了一片火海之中，死伤无数。
于此同时，明军又从彰义门、德胜门抽兵增援，也先一看大事不好，即刻下令停止进攻，经过明军的英勇奋战，终于又打退了瓦剌军的全力进攻。
十月十四日，也先的军队眼看便是大势已去，最为垂死的挣扎又改为进攻彰义门。于谦事先便命守军将城外的街巷堵塞，在重要的地带埋伏好神铳手、短枪手，又派兵在彰义门外迎战。
两军阵前，明军前队用火器轰击敌军，后队由弓弩压阵跟入，击退了瓦剌军的几次进攻。眼看瓦剌军便顶不住了，而此时，朱祁钰所派的监军太监，突然率数百骑兵冲击敌阵去抢功，这一下顿时使明军阵势陷入混乱。于谦闻听勃然大怒，为了补救立刻派兵支援。
也先一看机会来了，立即命军队乘势反击，直追到德胜门外。在万分危急关头，民巷之中忽的出现了大量的百姓，他们纷纷登上房顶，以砖石瓦砾迎战瓦剌军。一时间，瓦片纷飞，砖石漫天。
于谦派出的援军也及时赶到，费劲千辛万苦终于打退了瓦剌军的反扑。
至此，经过五天四夜的激战，也先的军队一败涂地，而中路军在居庸关的进攻也受挫，并获悉明朝各路援军即将到达。也先唯恐后路被切断，便于十五日夜率一部人马，挟持太上皇朱祁镇由良乡向紫荆关撤退。
于谦发现也先军队正在撤退，即命令石亨等集中火炮轰击也先军营，炸死瓦剌军一万余人。瓦剌军在撤退的路上，一路烧杀抢掠，掠夺了许多物资和人口。而明军分路追击；石亨大破瓦剌军于清风店；范广在固安打败瓦剌军。也先一路狂逃，十月十七日，撤出紫荆关，不久退往关外。东路的脱脱不花军，闻得中路、西路已败，亦立即撤退，并于十月二十日单独遣使进贡，来京师议和。至此，明军取得了京师保卫战完全的胜利。
也先率军退至塞外之后，也曾数次南下，但都因明军防范严密而未得逞。军事上失败，又失去了与明朝经商的机会，万般无奈之下，于景泰元年八月无条件地释放了朱祁镇，恢复了与明朝的臣属关系。其后，在蒙古族内部的相王争斗中，也先的势力一落千丈，日渐衰竭。