程后，下令开火。明军的火炮、火铳齐发，瓦剌军伤亡惨重。随后，石亨亲率精锐骑兵出城追击，大败瓦剌军，斩杀瓦剌将领孛罗卯那孩。在西直门、彰义门等战场，石亨也多次率军驰援，协助其他将领击退瓦剌军。
北京保卫战持续了一个多月，瓦剌军屡战屡败，粮草耗尽，又听闻明朝各地援军将至，只得挟持英宗撤退。石亨率军追击，在清风店、固安等地再次击败瓦剌军队。战后，石亨因功被封为武清侯，食禄一千五百石。
北京保卫战后，明代宗朱祁钰（景泰帝）即位，把被瓦剌俘虏的英宗尊为太上皇。景泰元年（1450年），也先释放了英宗。英宗回京后，被景泰帝安置在南宫，软禁起来。
景泰二年（1451年），石亨奉命镇守大同，抵御瓦剌军的再次入侵。他在大同任上，多次击败瓦剌军队，巩固了明朝的北方边境。景泰三年（1452年），景泰帝废黜英宗之子朱见深的太子之位，立自己的儿子朱见济为太子。石亨没有明确表示支持景泰帝，这让景泰帝对他有所不满。
景泰四年（1453年），朱见济夭折，太子之位空缺。朝中大臣分为两派，一派主张复立朱见深为太子，另一派则支持景泰帝另立皇子。石亨在这件事上保持中立，既不支持复立朱见深，也不主动提议另立皇子。他的态度引起了景泰帝的猜忌，景泰帝认为石亨“心怀二心”，开始逐渐疏远他。
景泰五年（1454年），石亨被御史弹劾在大同镇守期间“治军不严”。景泰帝借机将石亨召回北京，免去其大同总兵之职，改任京营总兵官，剥夺了他的地方兵权。石亨对此深感不满。他意识到，自己在景泰帝手下已难以得到重用，心中开始萌生异志。
景泰七年（1456年），景泰帝病重，卧床不起。石亨在京营任职期间，结识了宦官曹吉祥、太常寺卿许彬、左副都御史徐有贞等人。
这些人私下商议，认为景泰帝病重，太子之位空缺，若能拥立英宗复辟，定能立下不世之功。徐有贞提出，此事需先得到孙太后的支持，否则名不正言不顺。石亨便派亲信秘密前往孙太后宫中，向孙太后禀报了拥立英宗的计划。孙太后本就对景泰帝软禁英宗、废黜朱见深太子之位不满，当即表示支持。
景泰八年（1457年）正月十六日夜，石亨、徐有贞、曹吉祥等人率领家兵、京营士兵共计千余人，潜入长安门。石亨利用自己京营总兵官的身份，假传旨意，打开了宫门。随后，众人直奔南宫，准备迎接英宗。
南宫的宫门早已被景泰帝下令锁死，还灌了铅，无法打开。石亨见状，命士兵用巨木撞击宫门，又派士兵翻墙进入，在内侧打开了宫门。英宗得知外面的情况后，又惊又喜，走出南宫。石亨等人见到英宗，立即跪倒在地，高呼“万岁”，并簇拥着英宗前往皇宫。
凌晨时分，石亨等人簇拥着英宗进入奉天殿。此时，文武百官正在朝房等候景泰帝上朝，徐有贞走出奉天殿，高声说道：“太上皇复位，众臣速速入朝参拜！”百官闻言，相顾失色，但事已至此，只得纷纷进入奉天殿，向英宗行跪拜之礼。英宗复位，改元天顺，史称“夺门之变”。
夺门之变后，英宗对石亨等人感激涕零，大加封赏。石亨被封为忠国公，食禄三千石，其侄子石彪被封为定远伯，石亨的亲信也大多得到