正统十四年(1449年)十月初一，瓦剌首领也先率一路兵马，经过大同、阳和等地，并占领紫荆关，长驱进入北京地区。十月十一日，瓦剌军逼近北京，也先将军队布置在西直门以西。于谦派兵迎击瓦剌军于彰义门，打败也先部队先锋，夺回被俘者一千多人。同时于谦又派人率兵夜袭，以疲惫敌军。十月十三日，瓦剌军趁风雨大作，进攻德胜门。于谦命大将石亨在城外民房内埋伏好军队，然后派遣小股骑兵佯败诱敌。也先果然中计，亲率大批部队穷追不舍。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，明军前后夹击，也先部队大败而逃。
瓦剌军受到致命的打击之后，也先发觉明军主力在德胜门，便集中力量转攻西直门。都督孙镗率军迎战，打败也先的先头部队。由于也先不断增兵围攻孙镗，孙镗力战不支，退至城下。此时，把守城头的给事中程信，严令不准开城。同时，命城上守军发神炮，火箭轰击瓦剌军，明军又从彰义门、德胜门抽兵增援，终于打退了瓦剌军的进攻。