在1449年七月，蒙古族瓦剌部首领也先大举入侵中原，兵锋锐不可当。山西大同守军接连战败，许多边寨城堡失守，边报很急，朝廷派驸马都尉井源率兵四万增援。而专权骄横的大宦官王振却轻视敌人，又想建立奇功以巩固自己的地位，便劝英宗皇帝御驾亲征。他以为大兵一出，即可马到成功，待到凯旋时，邀皇帝路过他的家乡，自己也可衣锦还乡，炫耀权势，光宗耀祖。
七月十七日那天，英宗把留守北京的任务交给了他的弟弟朱祁钰，亲自统帅50万大军，浩浩荡荡地出发了。由于皇帝突然决定亲征，军队都是仓促调集起来的，既不了解敌情，缺乏完备的作战方略，又没有足够的后勤准备，怎么能不打败仗呢？加上大军自出居庸关后，从怀来到宣府（今河北省宣化县），连日风雨交加，道路泥泞，人困马乏，粮草又接济不上，因而士卒大批地生病饿死，尸横遍野。有些从征的大臣看到这种情况实在担心，不断上章乞留，不要冒进。王振哪里懂得军事，不仅不听，反而大怒，叫人把他们押到军中去游街示众。
也先得知明军北进，采取诱敌深入的战略，表面不动声色，静待战机。英宗毫无主见，拖着疲惫的军卒到了大同，不经整顿，便命令继续北进。也先探知了这些情况，认为时机已到，在两山之间的要冲设下埋伏，一举包围了先锋井源的部队。西宁侯朱瑛和武进伯朱冕率军前来增援，又中埋伏，厮杀了半日，结果全军覆没。前方战败的消息传来，英宗十分惊恐，王振也六神无主。在慌乱匆忙中，英宗决定退兵。
在撤退的时候，大同总兵官郭登建议皇帝从紫荆关绕道还京，王振不听，由原道而回。英宗刚回军到狼山，也先率骑兵就追来了，王振慌忙派成国公朱勇带三万骑兵抵御，自己和英宗仓皇逃跑。英宗跑得最快，当天傍晚到了距离怀来县二十里的土木堡。从臣们请他们进怀来县城以便防守，英宗因王振未到，执意要等待。王振到后，却不想再往前走了。兵部尚书等人建议分兵严防后路，提高警惕，同时请皇上星夜赶入居庸关，以确保安全。王振不仅不采纳这个正确的意见，反而讥讽兵部尚书是“腐儒”，根本不懂得什么“兵事”，并决定停止行军，在土木堡过夜。
也先在狼山的鹞儿岭利用有利的地形，从山的两侧袭击夹攻，消灭了朱勇的大部分兵力，并且连夜杀奔土木堡。第二天英宗和王振刚想启程，一见敌兵遍野，吓得没敢动弹。这个地方缺乏水源，根本没法防守，明军因为连续吃败仗，士气低落，又不敢和也先交锋，所以一连被困了三天，人马渴死的就有不少。面对内无粮水、外无援兵的困境，英宗实在没有办法，只得冒险突围。
也先十分狡诈，单等明军阵营一拉长，便两面夹攻。瓦剌士兵手执长刀，奋力砍杀，士气非常旺盛，大喊“解甲投戈者不杀！”呼声震天动地，一下子就把饥饿、干渴、疲惫不堪的数十万明军打垮了。随军的大小官员数百人也死于乱军之中。那个不可一世的王振，在兵败之际，被气愤的护卫将军樊忠用锤砸死了。
英宗皇帝呢？说来也真侥幸，在如此激烈的战斗中，护卫他的将士死的死，伤的伤，有的满身中箭，像刺猬一样，他却安然无恙，一点都没伤着。英宗见败局已定，便绝望地滚下马来，干脆盘腿坐在草丛之中，等待死神的到来。战斗结束后，瓦剌军队打扫战场，收集战利品时发现了他。英宗被带到一个叫雷家站（即当时的保安州，今河北省怀来县西北）的地方。也先为了证实这个俘虏的身份，叫了两个曾经见过英宗的瓦剌人去辨认，证明确实是英宗皇帝朱祁镇。
土木堡一战，英宗被俘，数十万军队被歼灭，数百名官员丧命，历史上把这次战役称做“土木堡之变”。此后，也先一面用英宗作人质，要挟勒索明廷；一面带兵南下，包围北京，四处抢掠财物。兵部尚书于谦指挥军民誓死保卫北京，大败蒙古军队，并夺回了部分被掠的百姓和牲畜。也先恢复元朝的梦想落空了，逃出塞外。也先派正式使节向明廷求和，明朝正式派礼部右侍郎李实带着礼物，去也先营中把英宗接了回来。
