第二日，当朱祈镇出现在土城时，并没有他们意料中的场面出现，明朝方面派来出城朝见的是两个名不见经传的小人物，一个是叫王复的通政司参议，另一位是刚由中书舍人提拔为太常少卿的赵荣。他们连朱祈镇的面都没有见着就被打发回来了，理由是他们二人的官职太小了。也先要求，须得于谦、石亨、胡濙、王直出城迎接，并支付一笔数目非常可观的金帛财物作为赎金，明朝方面才能把英宗领走。廷臣中有些人心动了，他们想与瓦剌议和，派人到军中问于谦是什么态度，于谦回答得很干脆，也很巧妙：我只知道领兵打仗，其他的事一概不问（“今日止知有军旅，他非所敢闻”）。得知城中是这么个态度，也先又是沮丧，又是愤怒，看来不打上一仗恶战，城内的新皇帝和他的官员们是不会低头的。
他派出少量骑队窥视德胜门，于谦在这里给他设置了一个圈套，他令石亨把大队兵马埋伏在已经搬迁一空的民舍里，只派出少量骑兵诱敌，也先果然上当，以为此处明军防卫空虚，驱动数万骑兵压了上来。只听一声号令，副总兵范广的火器营枪炮齐鸣，硝烟未散，埋伏的明军挥刀掩杀上去，也先的弟弟孛罗、平章卯那孩中炮而死，部下四处逃窜。在西直门、彰义门，瓦剌兵都遭到了重创。于谦身披甲胄，亲自督阵，明军但知有进无退，奋勇砍杀，瓦剌军在混乱中向土城方向溃退。“居民升屋，号呼投砖石击寇，哗声动天”，瓦剌军伤亡惨重，只好坚守营盘不出。相持五日，两军间或有小规模的战斗，瓦剌军“战又不利”。这时又传来消息说，分兵攻打居庸关的五万瓦剌军围关五日也不得前进一步，恰遇一场寒潮，提督守备居庸关兵部员外郎罗通汲水灌城，城墙都结了厚厚的冰，使攻打更加艰难。再加上四处勤王的兵马陆续赶至，也先怕断了退路，只得挟持着明英宗由良乡西去。于谦指挥诸将趁胜追击，一直到紫荆关而还。
此番北京保卫战，以明军完胜告终，论功于谦当数第一，朱祈钰欲进于谦少保衔，总督军务，于谦推辞说，京师重地，四郊还有那么多地方没有安靖，这是我们做臣子的耻辱，怎么敢邀功领赏啊。他知也先这一战落败必不死心，帝国的边关危机还没有真正解决，未雨绸缪，他一方面增派兵力守卫真、保、涿、易诸府州，另一方面请求皇帝委派大臣镇守山西，在防瓦剌再次侵扰。
石亨因为自己的功绩不如于谦却被封侯，老大过意不去，上疏举荐于谦的儿子于冕。哪知于谦坚决不同意，且夹枪夹棒训了石亨一通：值此国家多事之际，我们做臣子的哪里还顾得上私恩，石亨身为大将，我从来没有听说他举荐过一个隐居的高士，或者从基层选拔过一个优秀的士兵，他现在独独举荐我的儿子，公理上怕是说不通吧。“臣于军功，力杜侥幸，决不敢以子滥功”，石亨自讨没趣，却也无可奈何。
