为左右骠骑将军、明平山卫指挥使：侯镛、明常山右护卫指挥使：陈智，为神机将军、明河南都指挥佥事：金玉，为鹰扬将军、明陕西行都指挥使司都事：李文，为车骑将军，分督其属不隶属于五军都督府，总计50万浩浩荡荡从京畿内城出德胜门向北进军。
3月初2日各路明军集结在绥德卫展开大阅兵誓师仪式。
5月初1日大军到达胪朐河，明太宗下车驾之后亲自赐名此地为〈饮马河〉，随即就遭到了潜伏在平漠镇的瓦剌铁骑从平原地带袭击，射箭一枚、留马四匹而撤，上面还写有劝降书直接被明太宗给撕毁。
5月17日得知瓦剌骑兵与此不远，遂令大军渡过饮马河，大战牙账内坐镇的北元完者图汗重创瓦剌铁骑迫使他们逃遁，明太宗则率领轻骑追击至斡难河与之再战，又打败瓦剌步骑军队导致北元完者图汗仅以七骑逃出，明军依然追击不舍。
5月20日明太宗下令分兵追击北元鞑靼太师，而北元鞑靼太师自己熟悉地形又占地利之便就且战且退，使得明军处于被动无奈形式，只能派遣人来召降，但北元鞑靼太师却犹豫不决。
双方相持多日，明军虽然时有小胜，但都因天气炎热士兵饥渴不能持久，才于6月下令班师，7月17日回到顺天府。
7月21日回回部族首领：阿剌马牙，斩杀明陕西行都指挥使：刘秉谦，占据肃州卫开始反叛，并约赤金蒙古守御千户所、安定卫、罕东卫、曲先卫、阿端卫、沙州卫为援。
然而赤金蒙古守御千户所念及大明皇恩不打算与叛军同流合污，便暗自让诸卫名义上同意联合反叛，实际上则一边上奏朝廷一边率领部下擒拿阿剌马牙交给朝廷。
此事让明太宗大喜重金嘉赏还改升赤金蒙古守御千户所为〈赤金蒙古卫〉授封：塔力尼，为赤金蒙古卫指挥佥事，其部下三人也都封官，至此叛军独自奋战被明沙洲卫千户：朱迪，率军围攻最终平定。
8月20日明太宗在京畿外城广宁门外设立了（京军三大营）既；五军营、三千营、神机营，皆装备有大明帝国最精锐的火器；火门铳、霹雳炮、大连珠炮、防用手铳、野战重炮、碗口炮、盏口铳、铁铳、铜铳、单眼铳、水 雷、土 雷、神枪、神炮、单发火箭、多发齐射火箭、多火 药筒、并联火箭、有翼火箭、多级火箭等。
神机营与明初创编的都司卫所驻军编制不同，其最高编制级别为〈营〉，营编提督内臣设2人、武官2人、掌号头官2人，营下编中军、左掖、右掖、左哨、右哨共五军
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