8月15日，明軍企圖回撤，但軍隊尚未出發(fā)，就不斷遭到瓦剌騎兵的窺伺以及繞營的騷擾。為了避免出現(xiàn)意外，明英宗停止了撤退，雙方派遣使者進行和談。

瓦剌的領(lǐng)導人非常聰明，他們抓住明軍企圖撤退卻又擔心受到襲擊的矛盾心理，假裝撤圍，讓開通往京師的道路。明軍果然中計，將士們迫不及待地離開宿營地前往低洼之處尋覓水源，以解焦渴。大家都想盡快離開土木堡這個干旱得冒煙的鬼地方，動作靈活的人從后面趕上，擠壓著前面步履蹣跚的人，好像農(nóng)夫爭先恐后地趕集一樣，局面漸漸失控，陷入了無組織狀態(tài)。

瓦剌肯定不會放過這么好的破陣機會，他們的騎兵從遠方迅速殺回來，四面沖擊。明軍一觸即潰，兵敗如山倒，很多人毫無還手之力，引頸就刎。

此役明軍幾乎傷亡殆盡，明英宗突圍不出，下馬據(jù)地而坐，最后被俘。而倒行逆施的王振早已觸犯眾怒，在混亂中被護衛(wèi)將軍樊忠用錘子打死。據(jù)不完全統(tǒng)計，在土木堡戰(zhàn)死的高官顯要有英國公張輔、奉寧侯陳瀛、駙馬都尉井源、平鄉(xiāng)伯陳懷、襄城伯李珍、遂安伯陳塤、修武伯沈榮，還有都督梁成、王貴，尚書王佐、鄺，學士曹鼐、張益，侍郎丁鉉、王永和以及副都御史鄧等數(shù)百人。

瓦剌軍隊打掃戰(zhàn)場，搬走了明軍拋棄的堆積如山的輜重，勝利轉(zhuǎn)進。事后，宣府總兵楊洪帶人來到土木堡舊戰(zhàn)場，還拾得3800余頂頭盔、120余副甲胄、290余面圓牌、2.2萬余把神銃、44萬支神箭、800個大炮。特別要注意的是，瓦剌竟然沒有搬走明軍遺下的46萬件火器，這可能意味著精于騎射的瓦剌人，尚未習慣使用火器。

楊洪將1萬把神銃、25.8萬支神箭、540個大炮撥給宣府、萬全、懷安、蔚州等衛(wèi)，加強邊防。其余的1.6萬把神銃、18.2萬支神箭、260個大炮，則發(fā)往萬全都司貯藏。

就這樣，曾經(jīng)名揚天下的京師三大營從此威風掃地，一蹶不振，后來雖然建制得到重組，但戰(zhàn)斗力一直未能恢復過來。

兵多將廣的京營在土木堡為什么敗得這樣慘？原因有很多，除了上述所說的日漸腐朽，積重難返之外，還與明軍統(tǒng)帥部忽略神機營，指揮不當有關(guān)。