一是人力准备。
土木堡之战后，京军损失绝大部分，剩下的守城部队很少，必须重组，充实力量。于谦除了急调两京、河南的备操军入京，还把沿海为倭寇准备的“备倭军”也调来了，再把江北及北京诸府运粮的官军、浙江兵调来，北京兵力由数万人增加到二十二万多人，人数上超过了来犯的瓦剌军。
二是派监察御史白圭等十五个重要官员，到京畿、山东、山西、河南等地招兵买马，然后进行训练，作为预备队备用。
三是筹措武器装备。
当时的情况糟得不能再糟，北京守军中有盔甲的将士不到十分之一，兵器同样严重不足，几个人用一把刀一杆枪的现象很普遍。于谦命令工部加紧赶制武器，将南京库存的一百二十六万件兵器紧急调入北京，派人到土木堡收集明军溃败时丢弃的装备，共得头盔九千多顶、甲五千多件、火枪一万一千多杆、火铳两万多支、火箭四十四万枚、火炮八百多门。
四是更换明军的战服、军旗。
五是粮食准备。
民以食为天，粮食更是军队的**，没有粮食，军队就会不战自溃。当时有数百万担粮食储备在通州，而且是为北京储备的，是北京军民一年的口粮，但因无法快速运到北京，有人担心被瓦剌军夺走，建议一把火烧掉，于谦坚决不同意。
在于谦的领导下，紧急运粮的工作开始了。官府征用五百辆大车日夜不停地运输；动员百姓及官兵家属、亲友自备车辆运粮，运费由官府支付，运到北京二十石以上另发一两银子。几天工夫就完成了运粮任务，军心大振，民心稳定。
六是为官兵预支半年工资和军饷。官兵们欢呼雀跃。
七是发动群众支援前线。
为了备战备荒，于谦把全城军民都动员起来。
城内的瓦匠、石匠等统一编成工程队，进行训练；筹集大量砖石、木材、石灰、工具等备用；组织力量加固北京周边的城墙，长达四十五公里；增修崇文、正阳、宣武、东直、朝阳、西直、阜成、德胜、安定九门，改城内侧土筑为砖砌；深浚城壕，加强城防；组织人员在城墙堞口设置门扉一万一千多个，在东、西、南面城墙上绑上五千一百多丈长的沙栏木。
八是传檄京城周围的州县和山西、河北等地民众拿起武器，准备切断瓦剌军后路。
九是严惩一批贪生怕死、玩忽职守的将校，任用名将指挥京城的火器部队、骑兵部队，镇守大同、宣府、居庸关、紫荆关等重要关口。
十是改革军制，把之前的“三大营”改为十个团营。
04 明军完胜
经过一个多月准备，北京守军兵精粮足，士气高涨，人人摩拳擦掌，准备在即将到来的保家卫国战斗中奋勇杀敌。
准备工作做好了，气势汹汹的瓦剌军也到了，还把俘虏的明英宗朱祁镇也带上了。
由于准备充分，经过五天五夜激战，土木堡之变的悲剧不但没有重演，明军还越战越勇，在于谦的统一指挥下，利用灵活机动的战术，把瓦剌军打得人仰马翻。
屡战屡败的瓦剌军攻城不克，意欲和谈，却是一厢情愿，于谦理都不理他！
这边在北京吃了大亏，那边进攻居庸关的部队又不顺利，被守关明军挡在关外，各地增援北京的明军又陆续抵达，再不脱身，连退路都没有了！
十月十五日夜，生怕退路被切断的瓦剌军向紫荆关（位于河北省易县城西四十公里的紫荆岭上）撤退。
逃，是逃不掉的，因为咱们不答应！于谦立即命令明军乘胜追击，在固安、霸州等地追上瓦剌军，击溃一万多人，大将阿归等四十八人成了明军的俘虏，被瓦剌军抢走的一万多头牲畜也“物归原主”。
当年十一月八日，瓦剌军全面溃退，被赶出塞外。
第二年八月，瓦剌军害怕明军跟他们拼命，无条件释放了明英宗这个“烫手山芋”，恢复与明朝的臣属关系。
北京保卫战的胜利，与土木堡之战的失败形成鲜明对照。两场战役截然不同的结果，说明了一个简单的问题：重视后勤则胜，忽视后勤必败。