次日，明英宗：朱祁镇，想继续前进，却发现为时已晚，此时瓦刺军队已经包围了土木堡，还切断了明军水源，而土木堡本就地势较高，且旁无泉水，只有15里处有条河流，但也被瓦刺军队给占领了！
不曾想却反而激怒京军发动了总攻，出乎瓦剌军意料的是，多日来绕路走的京军三大营与亲军26卫们，居然还能爆发出了强大的战斗力，多次打退瓦剌军的进攻。
大明16万京军三大营与亲军26卫，外加部分地方卫所军（一路死了4万），在被围困两日之后，又取不到水喝，渴得嗓子直冒烟！
最后没有办法！只得由明司礼监掌印太监：王振，亲自让京军士兵们就地挖井取水，可挖了二丈多深，也不见一点水滴，好不容易得到少量水源还是脏水浑浊的！
这不仅让明英宗烦躁不安，就连京军士兵们也都像热锅上的蚂蚁，怨声载道骂不绝口，从而军心进一步的涣散了。
这时明英国公：张辅，终于说话了，他和明兵部尚书：邝埜，联合建议，让京军三大营与亲军26卫集中主力三千营骑兵，护送皇帝陛下安全冲出去，而明英宗和明司礼监掌印太监也被说动，同意让明兵部尚书和明英国公拟定作战计划。
从而反击这帮入侵大明帝国边境的瓦剌北虏蛮夷贼兵。
8月18日，瓦剌太师淮王：绰罗斯·也先，派遣使者到明军大帐内假意要与他们谈和，想以此来麻痹大明天子。
这让明司礼监掌印太监见到瓦剌使者过来谈判，他喜出望外不辨真假直接满口答应，并让明英宗传令明翰林院大学士：曹鼐，负责起草诏书，还派两人去瓦剌军营内谈判，具体议和事情。
在谈判过程中，瓦剌太师淮王为了迷惑京军，就假装撤退，还故意将土木堡南面的河水让出来，在暗地里作好埋伏，只等京军们出去争水之机就趁机出兵全歼。
然而不知情的明司礼监掌印太监看到瓦刺军向后撤退，还以为瓦刺军真的是要议和？遂不加分析轻易地下令移营喝水。
这使得原本早就饥渴难忍的京军士兵们得令后，纷纷一拥而上齐奔河边，正当京军们争相乱跑去喝水之际，瓦刺骑兵趁机杀出来，冲垮了京军三大营的火炮阵、火铳阵、战车阵，导致京军溃败，瞬间所有人都陷入到了被围之中！
因此明英宗惊慌失措地骑马左冲右冲。
但周围四处都是京军与瓦剌军混战的身影，明英国公：张辅、明泰宁侯：陈瀛，明嘉兴长公主驸马都尉：井源、明平乡伯：陈怀、明襄城伯：李珍、明遂安伯：陈埙、明修武伯：沈荣、明大宁都指挥使：梁成、明武德将军：王鉴、明户部尚书：王佐、明兵部尚书：邝埜、明翰林院大学士：曹鼐、明文渊阁大学士：张益、明刑部右侍郎：丁铉、明工部右侍郎：王永和、明都察院右副都御史：邓棨、明钦天监监正：彭德清，等文臣武将们皆战死在乱军之中！
激战时明武腾左卫指挥使：樊忠，手握双锤在打退了几个瓦剌北虏蛮夷兵之后，便瞧见吓破胆准备逃跑的明司礼监掌印太监：王振，使得愤怒的他，立马就冲了上去抓住明司礼监掌印太监，大骂道“王振老贼，都是你这奸佞误国之人，葬送我大明20万精锐将士，汝罪恶滔天，今定饶你不得，吾要为天下诛此恶贼！”
说完明武腾左卫指挥使直接就挥动双锤砸死明司礼监掌印太监，接着又继续杀入敌军中，直到血染齐腰甲战死！
接着明北镇抚司锦衣卫指挥使：袁彬，与明北镇抚司锦衣卫指挥佥事：哈铭，两人还带着手下的北镇抚司锦衣卫队保护着皇帝陛下安全，不让任何敌军靠近。
不过也这顿时让明英宗感到突围无望了！他索性就跳下马来，面向南方盘膝而坐，等待就缚。
混乱中明司礼监太监：喜宁（海西女真人）被瓦剌军俘虏，投降于瓦剌太师淮王，并告知当前大明帝国防御以及国力的重大军情消息。
不一会儿北镇抚司锦衣卫队也都战死光了！而明北镇抚司锦衣卫指挥使与明北镇抚司锦衣卫指挥佥事两人相继被俘，瓦刺兵开始冲了上来，一个瓦剌士兵上前就要剥取明英宗的盔甲。
但一看他的盔甲与众不同，心知他不是一般人物？便押着他去见瓦剌太师淮王：绰罗斯·也先，的二弟瓦剌赛刊王：绰罗斯·撒因孛罗，怎奈一见面明英宗就首先反问道“你是谁？是也先？还是伯颜帖木儿？还是撒因孛罗？还是伯都？”
这让瓦剌赛刊王感到奇怪！在通事的翻译下，以及自己了解几句大明江淮官话后，顿时让他觉得此人说话的口气很大，便立即去报告哥哥。
此事被瓦剌太师淮王知道，他连忙派遣留在瓦刺军中的明司礼监太监：喜宁，去辨认。
这才知道他就是大明天子皇帝陛下，随即就让他服侍明英宗，陪伴在左右不离，就这样堂堂大明帝国皇帝被瓦剌军俘虏，京军三大营与亲军26卫其余随行卫所军多数溃败逃亡！
只有极少数部分人侥幸逃出，随行的宫女及宦官们，多数被侮辱至死！史称〈土木堡之变〉。
8月16日，瓦剌太师淮王：绰罗斯·也先，与大弟瓦剌平章政事：绰罗斯·伯颜帖木儿、二弟瓦剌赛刊王：绰罗斯·撒因孛罗、三弟瓦剌大同王：绰罗斯·伯都，商议后决定让明英宗写信传至京师告知情况，也好让朝廷准备好赎金。
于是听话的明英宗就让明北镇抚司锦衣卫指挥使写信，在派明金吾右卫千户：梁贵，送信至怀来卫与隆庆右卫，让守军们传达自己被俘的消息。
故此败耗一路传至京师，让朝中文武百官们听闻消息后，皆低下头痛哭流涕！明孙太后以及明钱皇后得知瓦剌北虏蛮夷要赎金，便收集宫中各处珍宝、绸缎等，送至瓦剌军营中，以便能够赎回明英宗。
8月18日，明孙太后命在京处理朝政的大明天子皇帝陛下皇弟明郕亲王：朱祁钰，立即监国，并召集群臣们商议战守之策。
当时京师机动部队和战马已经被抽调去北伐了，眼下根本不足五万，且士气低落人心惶惶，因此由明翰林院侍讲：徐有贞，说道“验之星象，稽之天数，天命已去，惟有南迁可以纾难。”
然而明礼部尚书：胡濙，却极言劝阻认为不可，还说道“自太宗永乐文皇帝定陵寝于此，就已表示子孙后裔不可移动！”
随后明兵部左侍郎：于谦，也厉声说道“言南迁者可斩！京师为天下之根本，一动则大事已去，尔不曾见宋南渡之事？当务之急应速速召集勤王之师，誓死守卫边疆。”
此举得到了明吏部尚书：王直、明户部右侍郎：陈循，等大臣们的同意，尤其是明司礼监太监：兴安、明南京守备太监：金英，都对明孙太后说道“若去，则陵寝将让谁与守之？”
为由怒叱明翰林院侍讲，到此商议遂定，恰好全国各地军民固志，以守保卫边界。
8月19日，有军民人建议焚烧通州三卫粮仓，以防瓦剌军趁机南下掠夺粮食，恰好正值明应天府巡抚：周忱，在京巡查，他得知情况立即奏请明郕亲王监国：朱祁钰，说道“通州三卫粮仓，米有数百万石，可充京军一年之饷，弃之可惜！不如令官军们自行取之。”
这点明兵部左侍郎认为可以，便立即奏请明郕亲王监国下令，让京军及卫所军士们搬运粮食至京师者，官给予重赏。
还移通州三卫粮仓至京师，在征南北直隶两京、河南都指挥使司备操军、山东都指挥使司及浙江都指挥使司沿海备倭军、福建行都指挥使司步兵、广西都指挥使司狼兵，以及北直隶诸府运粮军亟赴京师守卫。
于是京师开始有粮备，让众人心稍安。
同时瓦剌太师淮王以护送大明皇帝陛下回京为由，前去万全都指挥使司宣府镇，再让明英宗传令命守将开启城门，城上则有人回答道“我们所坚守的正是陛下的城池，天已黑，不敢轻易开城门，况且杨总镇总兵大人不在此地，我等恕难从命！”
当时明通议大夫兼都察院右副都御史：罗亨信，仗剑坐在城下护城河旁，严令将士们宣称道“胆敢出城者斩！”
这让瓦剌太师淮王得知情况，不可动摇便引兵而去，但在投降派明司礼监太监：喜宁，的建议下挟持明英宗至山西行都指挥使司大同府大同镇都司府城下，向守军们索取贿赂。
但明山西行都指挥佥事兼大同总镇总兵：郭登，却闭门不纳。
因此也让明英宗与瓦剌太师淮王纷纷生气，只得让人带着明英宗在城下，对城内的明山西行都指挥佥事叫喊道“朕与郭登素有姻亲，今何故至于此拒朕？”
而明山西行都指挥佥事则回答道“臣奉命守城，不敢擅自开启城门！还请陛下赎罪！”
但城下的瓦剌骑兵与瓦剌太师淮王却索金甚急，使得明北镇抚司锦衣卫指挥使：袁彬，只能以头撞击护城河桥头柱子大呼开门，才迫使明山西行都指挥佥事急忙传令士兵骑马过去挥动旗帜，下令放吊桥过护城河通报。
随后明山西行都指挥佥事：郭登，与明广宁伯：刘安、明兵科给事中：孙祥、明大同府知府：霍瑄，等大臣们一并出城拜谒明英宗问好，还伏地恸哭。
在以二万两黄金及明咸宁公主驸马都尉兼西宁侯：宋瑛、明武进伯：朱冕、明大同府监军：郭敬，的家资进献给明英宗，这些金银珠宝在被瓦剌太师淮王没收后，因此瓦剌军才撤退。