正統(tǒng)十四年（1449年），明英宗御駕親征，沒有想到征討瓦剌之戰(zhàn)演變成了土木堡之變，明英宗朱祁鎮(zhèn)被俘。消息傳來，朝野震驚，京城人人自危，甚至有的富戶準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移財產(chǎn)，個別大臣也要把自己的子女送往南京。朱祁鎮(zhèn)被俘之后，孫太后和錢皇后立刻籌措一批珍寶作為贖金送出，以使皇帝獲釋。

面對危機(jī)局面，大明朝堂之上圍繞是“戰(zhàn)”還是“遷”開展了紛爭。八月十八日，孫太后壓陣，監(jiān)國朱祁鈺主持召開御前會議，商討對策。首先是翰林院侍講徐珵（即后來參與奪門之變的徐有貞），根據(jù)天象的變化首先提出遷都南京，以避刀兵。“南遷之議”，頗得一些大臣支持。于謙當(dāng)即否定這項提議，認(rèn)為皇陵、宗廟、社稷都在北京，不可輕易遷移；而且要以北宋為教訓(xùn)，指責(zé)南遷是亡國之論，并征得孫太后的支持。吏部尚書王直、內(nèi)閣學(xué)士陳循等人都贊同于謙，廷議乃決定固守北京。二十一日，孫太后升任于謙為兵部尚書，把備戰(zhàn)御敵的重任交付給了于謙。

八月二十三日，于謙等人針對當(dāng)時的危急局面，采取了一系列措施，首先是誅除宦黨，平息民憤。明廷將招致土木堡之變的罪魁禍?zhǔn)淄跽癯覝缱?，打擊宦黨的氣焰，初步穩(wěn)定了內(nèi)部。八月二十八日，王文上書郕王朱祁鈺，希望他以江山社稷為重，承繼大統(tǒng)。當(dāng)時的皇太子朱見深年僅兩歲，為免主少國疑，于謙、王直等大臣聯(lián)名奏明孫太后。八月二十九日，文武百官請皇太后改立監(jiān)國郕王為帝，史稱明代宗或景帝，遙尊被俘的明英宗為太上皇。同時大規(guī)模的清算行動展開，諸多的王振黨羽紛紛落馬。當(dāng)初，大臣凡是有不利于王振者，非死即貶。如今皇帝被俘，王振被殺，眾大臣紛紛吐氣揚眉，甚至跪在午門外，要求朱祁鈺懲處王振余黨。這時王振的死黨錦衣衛(wèi)指揮馬順出來阻擋，當(dāng)即被憤怒的群臣打死，并將王振同黨，王振外甥王山也被當(dāng)庭打死，史稱午門血案。朱祁鈺害怕想回宮去，于謙拉住他的衣袖，說王振罪當(dāng)誅九族，馬順等罪當(dāng)死，應(yīng)不予追究。于是，朱祁鈺下令馬順等罪有應(yīng)得，眾臣無罪。由于也先挾持明英宗作為攻城略地的政治工具，于是于謙提出“社稷為重，君為輕”的口號。同時明代宗朱祁鈺即位后，也先的陰謀不攻自破。朱祁鈺登基之后，下詔邊關(guān)守將不得聽信瓦剌的借口，使得瓦剌意圖用明英宗的名義騙取財物、騙開關(guān)門失敗。瓦剌氣急敗壞，發(fā)兵攻打北京。

于謙認(rèn)為，土木堡之戰(zhàn)的失利，犯了許多兵家之大忌，其中后勤保障沒搞好是重要原因。20萬明軍長期在風(fēng)雨中輾轉(zhuǎn)，軍糧不備、軍械不習(xí)、運輸不及時，連唯一的飲用水源都被切斷，在人饑馬渴的情況下，是不能打勝仗的。因此，于謙上任后，首先實行正確的后勤方略，從人力、物力、財力等各方面做好后勤準(zhǔn)備。

于謙接著開始著重整頓、充實京軍。原大同副將石亨在“土木堡之戰(zhàn)”中戰(zhàn)敗，單騎逃回，被貶官下獄。于謙認(rèn)為，世界上沒有常勝將軍，而且戰(zhàn)敗的主要責(zé)任不在他。于是將其釋放，并委任以京師總兵官的重任，統(tǒng)一指揮京師步兵部隊。在后來的北京保衛(wèi)戰(zhàn)中，石亨指揮有方，英勇作戰(zhàn)，戰(zhàn)果顯著。同時，于謙另以名將指揮京城的火器部隊、騎兵部隊和鎮(zhèn)守大同、宣府、居庸關(guān)、紫荊關(guān)等重要關(guān)口，并嚴(yán)懲了一批貪生怕死、玩忽職守的將校。此外，于謙還改革了軍制，把傳統(tǒng)的“三大營”改為10個團(tuán)營，使其更加適應(yīng)防御作戰(zhàn)的需要。他急調(diào)兩京、河南的備操軍，沿海的備倭軍，江北及北京諸府運糧的官軍，以及浙江兵來到北京，使京城兵力由數(shù)萬人迅速增加到22萬多人，形成了兵力數(shù)量上對于瓦剌軍隊的優(yōu)勢。并派監(jiān)察御史白圭等15名重要官員，前往京畿、山東、山西、河南等地招募兵員，進(jìn)行應(yīng)急訓(xùn)練，以備補充。

按照明朝的體制，兵部尚書是不能直接指揮軍隊的。為此，明代宗朱祁鈺專門下令，授予于謙“提督各營軍馬”的重任，命在京的各營將領(lǐng)皆接受其節(jié)制。將士凡有違抗軍令者，于謙有先斬后奏之權(quán)。于是，于謙擔(dān)負(fù)起了全權(quán)指揮北京保衛(wèi)戰(zhàn)的重任，其地位僅次于皇帝。又便于統(tǒng)一部署，共同抗擊瓦剌于謙升任兵部尚書，積極備戰(zhàn)；于謙注意提拔一批有才能的將領(lǐng)。同時，從各地調(diào)來兵力，日夜趕造武器，裝備軍隊。在北京周圍。布置兵力，嚴(yán)把九門。注意日夜操練軍隊，迅速地提高戰(zhàn)斗力。隨后兩京、河南、山東等地的勤王部隊也陸續(xù)趕到。于謙嚴(yán)整軍紀(jì)，并選撥新進(jìn)將領(lǐng)操練軍兵，分守九城，并命令邊防部隊加緊修固沿邊大小關(guān)隘。經(jīng)過一個多月的整軍備戰(zhàn)，明軍兵精糧足，士氣大振，嚴(yán)陣以待。

正統(tǒng)十四年（1449年）十月初一，瓦剌軍挾持被俘的明朝英宗皇帝大舉南下。一路經(jīng)宣府進(jìn)攻居庸關(guān)，從京師正面吸引明軍。也先親率主力3萬人經(jīng)大同進(jìn)攻紫荊關(guān)，迂回到京師。十月九日，在投降的明太監(jiān)喜寧的幫助下，也先攻占紫荊關(guān)，挾持英宗經(jīng)易州、良鄉(xiāng)、盧溝橋，于十月十一日進(jìn)抵北京城郊。面對強敵，石亨提出了收兵入城，禁閉9門，依托城池進(jìn)行固守的建議。于謙認(rèn)為，瓦剌勢盛，如果示弱，會使敵人更加猖狂。他主張，采用背城決戰(zhàn)的方略，將22萬大軍列陣京城9門之外，并以重兵伏設(shè)于德勝門，形成了一個依城為營，以戰(zhàn)為守，分調(diào)援軍，內(nèi)外夾擊的作戰(zhàn)部署，準(zhǔn)備與瓦剌軍于北京城下一決死戰(zhàn)。