英宗天顺间，蒙古诸部进入河套，从此河套关中一带成了重灾区，而以大同距离之近，自然不能清静，所谓：“(诸部)出套则寇宣、大三关，以震畿辅。”

这时，大同城内，只有几平方公里的城廓和十余万居民。等何无敌的部队接近大同时，那里的蒙古军队已经达到三万人。、

蒙古军队占领大同后，为了防备自己被明朝军队截断后来，拆除了大同周围的各个堡垒。并且在大同附近留下了一万蒙古军队，随时支援大同城。

有人建议何无敌将军用水淹没大同，这样可以减少士兵伤亡。何无敌将军拒绝了，他决心用炮兵攻克大同。这样，可以让国内的复古派看看先进武器的威力，同时减少他们对明朝拓边战争的反对之声。

何无敌派出一万大明新军骑兵和一万步兵，向停留在大同城下的蒙古军队发起猛攻。在野战一百门火炮的帮助下，经过一番激烈的战斗，大明军队将大同城外蒙古军队彻底驱逐。

与此同时，大明军队完成了对大同城的最后包围。何无敌将军将所能搜集和运用的四百门火炮从四个方向将大同包围。

城内的蒙古骑兵不甘心就此灭亡，他们组织了一万人敢死队从东门和北门向城外冲击，结果守候在城外的明军炮兵对他们给予了一顿猛烈的炮击。

侥幸冲出炮火重围的蒙古骑兵，又受到了列阵的明军步兵的射击。大同城每面都有五千火枪手，他们分成五排不间歇的朝蒙古骑兵射击。

结果一万名蒙古骑兵，除了退回城内的一千多人外，其中近九千名蒙古骑兵全部被歼。战后，何无敌派出在大同城外抓获的蒙古俘虏劝告他们投降。但是，蒙古守将拒绝了。

当天傍晚，何无敌将军就宣布对大同城发起猛攻。这时，围攻大同的明军达到了四万人之多，是已经伤亡近万人的蒙古士兵的近两倍。

晚上九点，明军的突击部队和炮兵都按预定计划进入集中地域，并占领了预先构筑好的阵地，完成了最后的进攻准备。

随着何无敌一声令下，明军队大同城的的总攻正式开始。明军的四百门各种口径火炮，调好射击落弹点，集中地向大同城猛烈轰击。一排排的炮弹掠空而过，飞向蒙古军队阵地。大同城内顿时变成了火海。在明军的猛烈炮火打击下，蒙古人精心构筑的防御工事很快被摧毁。