在粮食储备和运输方面，当时，供应北京的粮食有数百万石储备在东郊的通州，可供京师军民一年的食用。由于短期内无法将其运到北京，有人担心被瓦剌利用，主张将这些粮食烧毁。于谦不同意。他认为，这些粮食是宝贵的财富，是京城保卫战的重要物质基础。如果没有粮食，军队就会不战自溃。因此，它采用了一切措施运粮。除官府征用的500辆大车昼夜运粮外，还动员百姓及官兵的家属、亲友自备车辆前往通州运粮。并提出，对运到北京20石以上粮食的人，除运费外，另发白银一两，以资鼓励。重赏之下有勇夫。在于谦的督促下，运粮队伍川流不息，昼夜往返。不几天工夫，就把通州的几百万石粮食运进京城并储备起来，从而使军心大振，也稳定了民心。在此基础上，于谦还下令，官兵皆预支半年禄饷，众从皆欢呼雀跃。
在发动群众支前方面，于谦将全城军民都动员起来，备战备荒。城内的木土、瓦匠、石匠等统一编成工程队，进行训练。筹集了大量砖石、木材、石灰、工具等，以备战时急用。组织力量加固北京周边45里的城墙，增修了京城的崇文、正阳、宣武、东直、朝阳、西直、阜成、德胜、安定9门，特别是城北的德胜门、安定门，城西的西直门和阜成门，把城内侧由土筑改为砖砌，并深浚了城壕，加强了城防。同时，命令工部组织人员在城墙堞口设置门扉，在城东、西、南面城墙上绑上沙栏木，共设置门扉11000余个、沙栏木长5100余丈，进一步增强了北京城池的防御性能。为了进一步发动群众，于谦还传檄京城周围的州县和山西、河北等地民众，拿起武器，视情况打击瓦剌军队，切断其后路。
正统十四年(1449年)十月初一，瓦剌军挟持被俘的明朝英宗皇帝大举南下。一路经宣府进攻居庸关，从京师正面吸引明军。也先亲率主力3万人经大同进攻紫荆关，迂回京师。
十月九日，在投降的明太监喜宁的帮助下，也先攻占紫荆关，挟持英宗经易州、良乡、卢沟桥，于十月十一日进抵北京城郊。面对强敌，石亨提出了收兵入城，禁闭9门，依托城池进行固守的建议。于谦认为，瓦剌势盛，如果示弱，会使敌人更加猖狂。他主张，采用背城决战的方略，将22万大军列阵京城9门之外，并以重兵伏设于德胜门，形成了一个依城为营，以战为守，分调援军，内外夹击的作战部署，准备与瓦剌军于北京城下一决死战。
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