就这样一路“绕圈子”，明军还是星夜兼程，于八月十四日中午抵达了怀来北面的土木堡，只要再坚持走一个时辰（两个小时），明军就可安然进入怀来城，这次来去匆匆的北征，也就可全身而退了。
但意外偏偏又在此时发生了，王振因为运载自己家产的十几辆车子没有到，坚持让部队停下来等，一等就等了整整一下午。而瓦剌方面，伯颜帖木儿再次劝说也先停止追击，因为明军一旦撤人怀来，瓦剌不但毫无收获，更有可能被明军围歼。也先起初也有撤退的念头，可侦查骑兵报告，明军在土木堡扎营了。
也先狂喜之下，命令部队火速前进，终于在八月十四日晚抵达土木堡，先占领西边河流切断水源，把正在等候王公公家产的明军彻底包围。这过程里，兵部尚书邝焚曾建议明军火速前行，但内阁大学士曹鼎认为瓦剌军还远，不妨卖个人情给王公公。终陷入了瓦剌的包围。
八月十五日白天，瓦剌大军集结重兵，向断水缺粮的明军发动了总攻，出乎瓦剌意料的是，多日以来疲于奔命的明军竟然爆发出了强大的战斗力，明军结成军阵，数次打退瓦剌的进攻。
这时张辅终于说话了，他和邝焚联合建议，让明军集中主力冲出去。朱祈镇和王振也被说动，正让张辅拟定作战计划，瓦剌突然派使者来“议和”了，大学士曹鼎等人力主谈判，经商定，瓦剌撤去对水源的包围，允许明军前去取水，饥渴难耐的明军士兵纷纷离开阵地取水，这时候瓦剌大军忽至，发动了突袭，一场猝不及防的攻击后，几十万明军彻底崩溃，大公公王振在乱军中被踩踏死，随军文武大臣在踩踏中死伤殆尽，弹尽粮绝的朱祈镇被瓦剌俘虏，这就是千古奇辱的“土木堡惨案”。
值得一提的是，在明军覆灭后，八月十六日，此前一直“持重”的宣府守将杨洪和居庸关守将罗通终于出兵，只是趁瓦剌撤退后“打扫战场”，把战场上遗弃的明军武器尽数收进了自己腰包。
败报传来，京城上下一片慌乱，文武大臣痛心疾首。先是“战”“和”之争吵做一团，终在兵部代理尚书于谦的主持下，做出了整军备战的决定。
八月十八日，监国的成王朱祁玉召开“御前会议”，会议上，众大臣怒斥宦官乱政，当着朱祁玉的面吵做一团，并在争吵中爆发了群殴，当场殴死了王振的亲信太监马顺。因众怒难犯，朱祁玉当场宣布王振罪状，并将王振全家满门抄斩。而之前因为“持重”导致朱祈镇被俘的宣府总兵杨洪，居庸关总兵罗通，大同参将石亨，统统被赦免。
九月，朱祁玉正式登基，次年改年号为“景泰”，正在蒙古当囚徒的朱祈镇被尊为太上皇，同时大规模的清算行动展开，诸多王振的亲信宦官及党羽纷纷落马，全权负责北京防务的于谦整肃内部，调集重兵，安定人心，最终于十一月在北京保卫战中击退瓦剌。
