明军经过土木堡惨败后，京城驻军不满十万，士气不振，军心涣散，有的大臣主张迁都，不少王公贵族纷纷潜逃。主战派于谦力排众议，拥立英宗弟朱祁钰为景帝，从各地调集兵马，招募民众抗战。景帝以参将郭登为总兵官，镇守大同。郭登为将作战智勇，训练军队纪律严明，他组织军民修城堞，备兵械，安慰士兵，祭奠死者，亲自为伤员敷药包扎，表示“吾誓与此城共存亡”的决心。
　　明景泰元年(1450)正月，蒙古瓦剌得知景帝即位的消息后，再度大举南侵，也先以五万骑兵经宣府东叩居庸关，作为正面牵制攻击。自己亲率主力经大同向东，以叩紫荆关迂回京西。当也先军队自顺圣川(今河北阳原县东)侵入大同东郊后，郭登亲自带兵尾追。日暮至水头(今大同县西坪乡水头村)宿营。半夜时分，探马来报，东西沙窝(今大同县瓜园乡东沙窝、西沙窝村)驻扎瓦剌兵营十二座。郭登当即召开军事会议，研究对敌之策。会上有的将领说：“敌众我寡，难以取胜，不如带兵回城，以避其锋，保全我军兵力。”郭登说：“我军去城已远，距敌营已近，一旦退避，军心慌乱，士气不振，敌如以铁骑来追，必受其困，我便变主动为被动，有反被敌击溃之危险。不如主动出击，攻其无备。”并分析说，沙窝南阻桑干，敌不敢夜渡(那时候的桑干河百川汇流，水势颇大)，必向北逃窜，我于栲栳、狼窝、黑山之间设伏围歼，必获全胜。于是连夜兵分两路，一路由郭登亲自率领直抵沙窝，袭击敌营，一路前往栲栳山(即簸箕山)周围诸山设伏。
　　驻在沙窝的瓦剌兵对明军的突然到来毫无防备，仓促应战。郭登身先士卒，奋勇杀敌，亲手射杀敌将三人，所部将士个个冲锋陷阵，遂大破其众。瓦剌军果然不敢南渡桑干，怕半渡被击，便由马蹄山(今大同县东坪村北，李家干庄村南)向北溃退。郭登率军操后路追击。当瓦剌军退至李家干庄与阁老山间之盆地时，陷入伏击圈内。明军从山上冲杀下来，刀砍箭射，呼声震野。瓦剌军不能抵御，遗弃死尸及所掠人、畜、财物大败而逃。
　　这一战役，郭登以八百人破敌数千骑。捷报传至京师，朝廷振奋，晋封郭登为定襄伯。四月，也先又以数千骑侵犯大同，郭登设伏于东关土城内，率军出东门迎战，佯败北走，将敌人诱入土城后，伏兵四起，将敌击败。
　　六月，也先声称送英宗南还。带二千骑入侵大同，郭登打算夺回英宗，也先见势不妙赶快逃跑。也先开始认为明边空虚，又挟英宗同行，大同、宣府当不战而破，但经半年攻扰却一无所获，只好于景泰元年（1450）八月二日送英宗南还。