京師禁衛軍中的士卒及馬匹，分為較強壯的和老弱不堪參戰的，那些強壯的部分都已跟隨英宗親征，在戰場上陷沒，留在北京的疲卒羸馬不到十萬。勁甲精騎都不敵于瓦剌，被惶恐包圍著的京城朝野，對于前途誰還有信心?
危難之際，于謙的沉著和自信便成為朝廷賴以依傍的大樹。于謙請廊王發下一道檄文，號令兩京、河南的備操軍，和山東、南京沿海的備倭軍，江北、北京的諸府運糧軍，亟赴京師，以部署北京守衛。郕王立即采納並發布檄文，京師人心這才稍有安定。郕王隨即任命于謙為兵部尚書。
郕王登上殿堂聽政，言官請求廊王下令族誅王振同黨和家族。這時王振的黨羽、宦官馬順還立在朝堂上，呵斥言官退下。給事中王竑怒不可遏，與刑科給事中曹凱沖著馬順撲過去，狠狠地撕他的頭發、咬他的肉，同時罵道："往時你幫助王振作惡，靠著他逞威。現在事情已經到了這一步，你還敢張狂!"群臣一擁而上，一同將馬順打死。接著，大臣們不等郕王下令，就發瘋地打死了依附于王振的數名得勢宦官，又將王振的侄子王山抓到朝堂，反綁跪地，眾人爭著唾罵。堂上的禁衛士卒氣洶洶地要拿辦鬧事大臣，于是朝班大亂。見此情景，郕王有些害怕，要起身離開。于謙急忙排開眾人，上前扶住郕王，阻止他不要離開，請他宣諭百官：打死馬順的事是其罪有應得，可以不必追究。因為當時王振雖死，但他在朝中的氣焰仍沒有散盡。郕王按于謙的意思宣諭之後，衛士和百官們都安定了下來。
9月，皇太後孫氏在以于謙為首的大臣的建言下，宣布郕王即皇帝位，遙尊英宗為太上皇。景泰帝一即位，于謙就懇切地進言：最重的要務就是修整軍備，招募各道民兵，命工部修繕兵器盔甲和戰具；將京兵分派到京城九門，在城牆外列營，將城牆外的居民都遷到城內。于謙還表示："軍旅之事，臣身當之，不效則治臣之罪。"
明英宗10月，瓦剌首領也先劫持著明英宗，以送太上皇回歸為名，試圖再舉入寇。大同總兵郭登急報京師，京師戒嚴。景泰帝詔令"于謙提督諸營，將士皆受節制，都指揮以下不用命者先斬以徇，然後奏聞"。
此前，于謙曾推薦原任大同總兵的武將石亨總領京營兵。石亨不久前剛從陽和兵敗回京，向于謙表示誓要將功補過。于謙十分珍惜軍事人才，盡可能地重用他。在此番京師戰與守上，于謙詢問石亨有何策略。石亨主張緊閉京師九門，不出戰，使圍城者疲困而退兵。于謙不能同意，認為敵寇本來就氣焰囂張，閉城固守無異于向敵寇示弱，使敵方更加狂妄。
京城守衛在于謙的指揮下進行。當時共集結京兵20萬，由諸將統領，列陣于京師九門外。都督陶瑾列陣于安定門，廣甯伯劉安列陣于東直門外，武進伯朱瑛列陣于朝陽門外，都督劉聚列陣于西直門外，鎮遠侯顧興祖列陣于阜成門外，都指揮李端列陣于正陽門外，劉得新列陣于崇文門外，楊節列陣于宣武門外。于謙命九門守城武官都受石亨節制。同時于謙與石亨率副總兵范廣列陣于最重要的關口德勝門。九座城門統統緊閉，以防士卒畏懼而退回城內，並下令："臨陣，將不顧軍先退者斬其將!軍不顧將先退者，後隊斬前隊!"
也先由投降的明宮太監喜甯引路，挾持著明英宗，自大同進至陽和，突破明軍白羊口，攻下紫荊關。很快經易州便到達了京南良鄉。然後順利通過盧溝橋，兵薄都城。在西直門外，瓦剌軍擺開了戰陣。英宗被安置在德勝門外休息。
其實也先並不想傾其全力，與明朝一決勝負，瓦剌部落也不具有足以重建元朝的實力。也先如此輕易地一路打敗了明朝官軍，直抵大明的都城腳下，並非是長期預謀的結果，只是順勢而為。
也先擁著明英宗登上北土城，要與明朝要員談判，索要金帛萬萬計。景泰帝遣人問詢于謙的態度，于謙說："今日只知有軍旅，其他事不敢過問。"也先得不到索要的金帛，便派兵四出窺掠。在德勝門外，瓦剌的數名騎兵前來刺探守軍情形。于謙令石亨在一排空舍中設伏兵，用數名騎兵誘敵。很快，上萬名敵騎由遠及近，這時伏兵一齊出動，神機營火器向敵騎噴火。將軍范廣躍馬沖向敵陣，禁衛軍們大受鼓舞，奮勇出擊，取得了一場明成祖以來從未有過的大勝。驕狂而疏于計策的瓦剌軍慘敗于德勝門下，領軍的也先之弟博羅茂諾海也中炮而死。