蒙古人虽然被明太祖的部队逐回草原，但他们的潜在力量和对边境的侵扰一直令明朝统治者感到头痛，不得不在北边部署大量军队，屡次派兵深入沙漠远征，成祖更率大军进行了五次亲征。永乐时期的征讨，削弱了蒙古人的力量，加剧了部落领袖之间的对立以及瓦刺部与鞑靼部之间的争战；但另一方面，成祖把设在长城以外的几个前沿卫所撤到长城以南，这样做尽管有充足的理由，却也增加了边防线的压力。总起来说，直到宣德末期，由于蒙古人内部的争战，对边防线的冲击较少，一些小规模的侵扰明军尚易应付。但是，力量对比正悄悄发生变化；明朝的军事力量逐渐衰败，而蒙古人则逐步向着统一的方向迈进，实力越来越强。
永乐六年(1408年)，剌部的三个首领马哈木、太平、把秃字罗分别被封为顺宁王、贤义王、安乐王。后瓦剌势力渐盛，侵扰边境，扣留使臣，成祖于永乐十二年(1414年)亲征，马哈木战败逃走，不久死去。永乐十六年(1418年)，马哈木之子脱欢袭封顺宁王。积极扩充势力，于宣德九年(1434年)袭杀鞑靼部的阿鲁台，拥有其众，正统初又兼并了贤义王和安乐王的部众，成为瓦剌、鞑靼各部的实际主宰。正统四年(1439年)，脱欢死，其子也先继位，自称太师淮王。也先继续与明廷保持朝贡关系，并突破明廷规定的朝贡使团最多不得超过50人的限制，人数不断增多，正统七年(1442年)朝贡使闭竞达2000余人，“邀索中国贵重难得之物”。与此同时，也先趁明朝的精力主要倾注于麓川之机，极力扩充自己对各部蒙古人的控制力。他的手首先伸向西方，与沙州、赤斤蒙古诸卫建立联姻关系。到正统九年(1444年)，竟设露甘肃行省，任命罕东诸卫都督讷格等为平章。次年，又裹胁沙州、罕东及赤斤蒙古等围攻哈密卫，哈密的首领忠顺王倒瓦塔失里数次派人求救，明廷不发一兵一卒，倒瓦塔失里只好臣服于也先。平定西方后，也先的矛头又转向东方，率兵攻打兀良哈三卫，明廷依然坐视不顾，兀良哈亦被也先征服。这样，也先控制了东到朝鲜边境、西到今新疆的辽阔地域，势力臻于极盛。朝廷中的有识之士已意识到，也先的南侵只不过是早晚问题了。
正统十三年(1448年)十二月，也先又派遣了一个有2524人的庞大使团至京，诈称3598人，以冒领赏品。王振命礼部查核贡获实际人数赏赐，见所贡马瘦小，又命削减马价。也先数年来一直有意挑衅，得知此情，勃然大怒，便借口明廷曾答应将公主嫁其子，此次所进马匹系定亲聘礼，明廷却失信赖婚，又侮辱贡使，不可容忍，决计起兵。
正统十四年(1449年)入夏以来，京城就流传着也先正集结兵马、准备进犯的消息。朝廷虽已派出要员前往宣府、大同整伤军备，但朝官中仍有人暗中南遣家眷，以备不虞。王振倒未把此事放在心上。多年来，他一直私下以武器换取也先的良马，彼此相处尚好，只是这次一时忿怒，才核实贡使，削减马价。他或者是认为也先虚张声势，不会真的入侵，或者是觉着以自己的才干，即使也先大举入侵，也足以将其击退。进入七月，传言变成事实，也先倾兵南下，分为四路进攻：东路由可汗脱脱不花率所部与冗良哈部进攻辽东；西路由别将率兵进攻甘州(今甘肃张掖)；也先亲率大军由中部进攻，又兵分两路，一路由阿刺知院统率，进攻宣府，又一路由也先亲统，进攻大同。也先一路兵锋甚锐，七月十一日，大同参将吴浩与也先在猫儿庄遭遇，战败而死。接着，英宗派出的由驸马都尉井源等率领的4万大军出击，全军覆没。军情吃紧的消息不时传向京城。
王振认为这是一次扬威远方的机会，怂恿英宗出征。英宗久处深宫，对战争从无亲身感受，只知道他的曾祖永乐皇帝和父亲宣德皇帝曾先后六次亲征漠北，大展天威。据说，永乐皇帝御用的长矛佩以号带，一直奉挂在午门的五凤楼，英宗曾多次登楼，抚摸着长矛，幻想那“金钟鼍鼓大十围，震击元来闻百里。紫电清霜森武库，高幢大纛纷无数”的征战场面。现在，王振的怂恿唤起了他心中的激情，他决定仿效祖宗，亲提六师，扫荡漠北，做出一番动人心魄的伟绩，于是下沼命京军准备出征。群臣对英宗的草率决定大为惊愕，吏部尚书王直率领百官上疏，力劝英宗不要“以天子至尊，而躬履险地”。此时英宗哪里还听得进劝谏的话，他沼渝百官说：“卿等所言，皆忠君爱国之意。但虏贼逆天悖恩，已犯边境，杀掠军民，边将累请兵救援，联不得不亲率大兵以剿之。”
七月十五日，英宗正式下诏亲征，命其弟朱祁鈺留守京师，驸马都尉焦敬辅政。这一天，前方战况更加吃紧，宣府总兵官奏称瓦剌队围攻马营已经3日，敌军断绝河水，明军营中无水，难以支撑。大同情况更坏，总督军务、西宁侯宋瑛，总兵官、武进伯朱冕，左参将、都督石亨与瓦刺骑兵战于阳和口，在监军太监郭敬节制下，军队漫无纪律，一经交战，便全军覆没，宋斑、朱冕战死，石亨奔还大同，仅以身免。
败报频传，王振仍一意孤行，不肯罢亲征之举。七月十六日，英宗偕王振率领各中央机构官员及50万大军仓淬出发，是晚，车驾驻磨家岭。十七日，驻龙虎台，夜间军中自相惊乱。十九日出居庸关，二十日抵榆林，二十一日至怀来，二十二日至雷家站，二十三日抵宣府。时值连日风雨，人情汹汹，粮饷不足，士卒疲惫，群臣请求暂停前进，王振大怒，俱令略阵。二十四日，抵鸡鸣山。英宗将指挥大权尽付王振，王振愈加作威作福。成国公朱勇奏事，膝行听命。户部尚书王佑、兵部尚书邝埜稍违其意，便被罚跪于草丛之中，至暮方释。钦天监监正彭德清虽是王振党羽，见军情凶险，也以天象示警为名劝王振回师，王振不听。大军在王振威严的号令下，只好战战兢兢前行。
七月二十五日，车驾至万全峪。二十六日，至怀安城曲。二十七日，至天城西。二十八日，至阳和城南。在这里驻守大同的明军曾与瓦剌兵发生一场战斗，伏尸遍野，将士见之，无不心惊。二十九日，至聚落释。八月初一日，抵达大同。这时也先已主动北撤，等待时机。王振仍欲北进，但其亲信太监郭敬密报了阳和等处的惨败状况，王振这才感到惊惧，决计班师。八月初二，大军开始东还。起初决定取道紫荆关，这样可以经过王振的故乡蔚州，王振也很想让家乡人瞧瞧他这个当年潦倒的穷儒现如今的赫赫威势。从兵法上说，取道紫荆关倒不是一个错误的决定，这是返回塞内的最便捷的路径，可以减少遭瓦剌击的可能性。可惜的是，大军刚走了40里，王振忽然想到50万大军过处，必然践踏家乡的庄稼，顿时改变主意，决定军伍由东南行改为向东北行，折归原路，取道宣府返京。行军路线的突然改变，既耽误了时间，又在军队中引起极大疑虑。
八月三日，车驾至滴滴水。四日，至洪州方城。五日，至白登。六日，至怀安城西。七日，抵达宣府。瓦刺兵在后面追来，兵部尚书门埜请求派精兵殿后，车驾疾驱入关，遭王振痛斥。十日，行至宣府东南。十一日，抵雷家站。十二日，车驾将要起行，接到瓦剌迫近的报告，遂下令原地扎营，派恭顺侯吴克忠与其弟吴克勤统兵断后，吴氏兄弟力战而死。是日傍晚，得到吴氏兄弟战殁的消息，又派成国公朱勇、永顺伯薛绶带领4万士兵赴战，结果在鹞儿峪遇伏，全军覆没。十三日，车驾行至土木堡，东距当时怀来城仅20里，时天色尚早，群臣建议入保怀来，但王振却以干余车辎重未至，下令军队在土木堡驻扎等待。明军择高地扎营，旁无水泉，亦无险可守。十四日，瓦剌骑兵追至，将明军包围，明—军惊慌不安，又缺乏饮水，掘井二丈仍不得水脉，将士饥渴。十五日是中秋节，由于瓦剌切断官军营地南方l 5里的溪流，明军更是人饥马渴，附近的麻峪口激战终夜，大队敌兵还在源源开来。因为模不清四下有多少敌人，王振不敢下令启行，几十万大军只能眼睁睁坐困，形势危急，人心惶惶。忽然，瓦剌使臣前来议和，做出撤军的姿态，英宗不知其中有诈，马上命令学士曹鼐草诏议和，并遣通事偕瓦剌使臣去见也先。王振则抓紧时机，下令移营就水，回旋之间，行列已乱，瓦剌兵突杀入阵，几十万大军奔逃无路，大部分被屠戮，尸体蔽野塞川。王振在乱中被护卫将军樊忠以棰击杀，说：“吾为天下诛此贼!”从的英国公张辅、泰宁侯陈濒、户部尚书王佐、兵部尚书邝埜、吏部左侍郎兼翰林学士曹涌、刑部右侍郎丁钱、工部右侍郎王永和、都察院右副都御史邓启等50余人皆死。这次战役，史称“土木之变”，是明王朝由初期进入中期的转折点。