危机重重中的草率决定——御驾亲征。
七月十六日，朱祁镇命郕王朱祁钰留守，自己亲率明军从北京出发，随行文武大臣有英国公张辅，成国公朱勇，户部尚书王佐，兵部尚书邝埜，内阁学士曹鼐、张益等人，宦官王振也陪同出征。由于准备仓猝，军队只准备了一个月的口粮。以这样的储备深入草原与蒙古骑兵作战，无疑非常冒险。据说，从北京出发之后，途中，内阁学士曹鼐曾秘密与从征的御史们商议，想派武士一人将王振打死，以劝止皇帝御驾亲征。但是，“诸御史惴惴无敢应者”。于是，大军浩浩荡荡地出了居庸关，在七月二十三日到达了宣府，八月初一到达大同。
到达大同后，王振得到了大同总督军务西宁侯宋瑛、总兵朱冕在七月十六日的战役中战死、全军覆没的惨败消息，非常惊恐，决定退兵。几十万军队徒劳地转了一圈，掉头向京城返回。
大同副总兵郭登通过内阁学士曹鼐向皇帝建议，大军从紫荆关（今河北易县西）退回京师，可保安全。王振请求皇帝顺道巡幸自己的老家蔚州。然而，军队快到蔚州时，王振担心军队经过会毁坏自己家乡的农作物，决定改道。军队折而向宣府前行。八月初十，明军抵达宣府，但瓦剌骑兵已经追到。朱祁镇一面派兵拒战，一面继续往京城退却，负责断后的成国公朱勇及四万军队全军覆没。
八月十三日，明军抵达土木堡，距离怀来城仅二十余里。土木堡是居庸关通往宣府、大同的交通要道上的一个驿站，位于狼山西麓，东距怀来卫（今河北怀来）二十五里，周围百里内高峰林立。王振为了等候自己的千余辆辎重车，不肯进城，明英宗便也驻留在土木堡狼山之上。兵部尚书邝埜请皇帝以精兵断后，被王振呵骂，诸臣只能在帐中愤泣。八月十四日黎明，瓦剌军队追到土木堡，包围了明朝军队。八月十五日，明朝军队溃败，大批文武官员死于此役，王振也死于乱兵之中。据明人刘定之《否泰录》的记载，这次战役中，“虏众仅二万，我师死伤过半”。
土木堡之役，明朝五十万军队为什么会被两万的瓦剌军队击溃？有学者认为，明军五十万人的说法不准确，明朝随征官军人数可能是三十万左右，而且在之前的几次拒战中又损失了约五万人。然而，即便如此，二十余万的明军何以被两万的瓦剌军队击败呢？这场战役中明军失败的原因有以下几点：一、明军所驻扎的土木堡周围尽皆高山，难以让数十万的明军展开；二、明军驻扎在狼山上，离水源地太远，掘地十余丈又不能得水，人马饥渴；三、八月十五日，王振派人前去与瓦剌军队议和，趁机命令移营前往十余里外的河道就水，结果导致阵势动摇，反而遭到瓦剌铁骑的突袭。
正统皇帝被俘的消息，在十六日晚上十二点左右传到皇宫，送信者来自怀来卫。怀来卫的信息来源，是由千户梁贵带来的书信，而书信则是由一位名叫袁彬的锦衣卫校尉在正统皇帝朱祁镇的授意下写的。
袁彬在后来追忆的《北征事迹》中记载说：“十六日，皇上在雷家站高岗地上众坐，达子围着。是臣远观，认的是我英宗皇帝。臣叩头哭，上问：‘你是甚么人？’臣说是校尉。……又问：‘你会写字不会？’臣说会写。就令在左右随侍答应。”英宗朱祁镇写信的意思，是让宫中多拿财宝来赎他。
十七日，皇太后孙氏、皇后钱氏用八匹马驮着大批珍宝，派使者送往也先营里，企图赎回朱祁镇。不过，显然也先的目的不止是金银财宝。从十七日开始，也先就带着朱祁镇到宣府、大同等城下，以朱祁镇为要挟，要求打开城门。各镇守军或者不敢轻信，或者害怕城池失陷，顶着抗旨的危险，只是提供了一些银子，坚决不向裹挟着英宗皇帝而来的瓦剌军队妥协。
