《实录》没有提出征人数，仅说“官军人等死伤者数十万”。沿此例只记伤亡人数者渐由“丧士卒数十万”到“士卒死者数十万”。从“官军人等死伤”到“丧士卒”再到“士卒死者”，衍化过程与“五十万”的遭遇相似。上引《否泰录》作者刘定之是《英宗实录》副总裁，与总裁陈文、彭时及副总裁吴节等于正统十四年各任翰林院侍讲、修撰、编修之职，所见所闻应无太大差别。修《实录》时“职任紧要，又在于副总裁官”，而《否泰录》早在景泰年间已写成，不采其“五十万”之说于实录，说明土木之变十余年后，时人已经怀疑当年五十万大军的说法。但“死伤数十万”之说又不知何据，《否泰录》仅言“我师死伤过半矣。”可能《实录》作者为交代战争规模，只好以“死伤数十万”含糊了事。但此说一出，不但同样不采“五十万”说法的《四夷考》、《名山藏》、《明史》沿用，即连相信“五十万”之说的《国榷》、《明通鉴》等也采用之，以与“五十万”相呼应。另外一些不采“数十万”说者，如薛应 、雷礼、徐学聚、谷应泰、查继佐等多以损失“骡马二十万匹”搪塞。此说来自李贤所记：“二十万人中伤居半，死者三之一，骡马亦二十余万，衣甲兵器尽为胡人所得。”李贤亲历土木之变，侥幸逃生，所记当较单凭在京“耳闻目击”者可靠。后人既然摘其记录，却仅断章取义，而对其详细的军队人数和伤亡记载不予理睬，实在难以理解。
土木之变前夕朱勇率军败死鹞儿岭。《实录》载其率军四万，《献征录》卷五李贤《成国公朱公勇神道碑》、王世贞、徐学聚、叶向高、谈迁因之。《否泰录》载：“遣朱勇等三万骑还战。”高岱、黄光升、谷应泰因之。三万骑与四万人尚可相辅相成。不过李贤在《天顺日录》中又说是“率五万兵迎之。”雷礼、严从简、查继佐因之。《明史》卷一四五《朱勇传》却作“所率五万骑皆没”，显然是专取最大数目，又擅改“兵五万”为“五万骑”。（其卷三二八《外国传·瓦剌》又作“四万人”，显然原稿非出一人之手。）王世贞记土木之变时于出征、伤亡人数一并不书，却又记朱勇军数。严从简在此同样详事而略数。来明后期已经有人对传世的明军人数和伤亡数大为怀疑，因而阙略不书。
明军出发时究竟有多大规模呢？《实录》载：“车驾发京师亲征。……命下逾二日即行，扈从文武吏士皆仓猝就道云。”此前三天，“命在京五军、神机、三千等营在营操练者人赐银一两，……兵器共八十余万。又每三人给驴一头，为负辎重。”可见明军仓猝出发，兵员仅来自三大营以及必备的亲军。关于三大营的兵额，明代中后期以来有多种说法，一般认为永乐时有三四十万。而对土木之变前京营规模尚无令人信服的说法。
当时京营由班军和在京卫所操练官军、幼官、舍人组成。关于班军，“宣德元年，调河南、山东、大宁都司、中都留守司、直隶淮阳等卫及宣府军士至京备操，令每岁输班往来。原额春秋两班，官军一十六万员名，……正统十四年，令外卫轮班官军京操者，前班三月还，八月到，后班八月还，次年三月到，河南、山东、北直隶强壮官军，皆隶前班。”可见土木之变当年班军轮班之法未废，当时在京营班军满额应有八万人。
关于京卫操军，《实录》载：宣德五年“成国公朱勇言：‘旧时五军每军步骑二万人。后调大同等边备御，今五军总存五万七千余人。而神机诸营比旧亦少，扈从、征调不足于用。请令行在兵部如旧取补。’上命兵部于京卫选士卒通十万隶五军训练。”正统二年，“命太保成国公朱勇选军。先是，勇奏五军营原操马步官军调遣各边备御，并逃亡者共缺二万五千有奇。乞命官于五军属卫及亲军卫分并河南、山东、大宁三都司官军内选补。两个月后，“朱勇等奏：奉命选拔三千大营、五军、神机等营精锐官军十五万一千有奇。欲将续选行在锦衣等七十卫官军，与之相兼编伍训练。然于内有守陵、守卫、供役、上直者，乞为处之。上命守陵、守卫各存其半，供役、上直旗校隶锦衣卫官督操，其余俱听训练备用。”十五万军中必然已本包括京卫军，续选即应指所述四类，所增加者，不过原以各种名目推托操练者。但《明史》卷八九《兵志一》解释朱勇正统二年选兵事说：“令锦衣等卫、守陵卫卒存其半，其上直旗校隶锦衣督操，余悉归三大营。”认为正统时京卫操军包括上直卫军一半和五府所属在京卫所全部。即便按这样计算，京营规模最大有多少呢？
据叶盛《水东日记》卷二二《府卫官旗军人数》：“正统十四年未多事之先，五军都督府并锦衣等卫官旗军人等”计3,258,173名，实有1,624,509名。其中“锦衣等三十五卫”294,117名，实有159,871名。“五府并所属”2,964,056名，实有1,464,638名。锦衣三十五卫与五府所属分列，则应指亲军二十六卫与武功中、左、右卫，永清左、右卫，彭城卫，长陵卫，献陵卫和景陵卫等役作军卫和陵卫，五府所属京卫至万历共三十九卫。无论全国统计，还是将三十五卫分别统计，军员实额皆为原额之半，不妨以此作为当时各卫的普遍情况。役作军当然不会编入三大营，所以将亲军二十六卫与三陵卫合计，约占三十五卫的六分之五，应有十四万人左右，取其一半为七万人。若按叶盛所记，五府属卫每卫平均六千六百人，则五府属卫之半应为十三万人。但考虑到外卫往往有额外的千户所，而京卫一般五所，则五府属卫按每卫满额五千六百人的一半计，为十一万人。合计得十八万人。若减去朱勇所言征调各边的京营兵与逃亡者，则京卫操军军数尚远不及此。土木之变后五天，“令新选余丁、官舍并旧操舍人及报效者人赐银一两，布二匹；守城匠人、守门军火夫并皇城四门内外官军人赐布二匹。”新选余丁、官舍无疑是匆匆凑集的新兵，而旧操舍人应是来自隶属五军营的幼官舍人营，报效者应来自殚忠效义营，匠人、火夫可能来自专供匠役的武功诸卫，他们都应属战斗力较弱者，故得留守。官军显然指留守的部分上直军。土木之变后次日“京师戒严，羸马疲卒不满十万。”就是指这些留守军队。姑且以旧操幼官、舍人占留守兵一半即近五万人计，合计班军、京卫操军与幼官舍人，当时京营最多三十万人。英宗亲征前一月即六月底，“命太保成国公朱勇选京营四万五千人。令平乡伯陈怀、驸马都尉井源、都督耿义、毛福寿、高礼，太监林富率三万往大同，都督王贵、吴克勤率万五千往宣府，各备虏。”可见英宗亲征前京营兵精锐已被抽调出不少。明军从京师出发时，合计三大营与全部上直军，即三十万加七万，再减去十万和四万五千，规模当在二十三万上下。即使“私属”队伍庞大，明军总数也就在二十五万左右。
明军几经辗转到达土木堡时，人员组成已经有不少变化。据《实录》，六月派到大同、宣府的将领中，陈怀、井源、王贵等死于土木堡，吴克勤死于土木之变前夕的断后之役，说明明军离开大同、宣府时，六月派来的京营兵随行回京。《否泰录》说英宗进兵到宣府时“井源败报踵至”，《李侍郎使北录》载明军到大同后遣“平乡伯”即陈怀出战败绩，说明此部明军已经大受损失。而明军在到达土木堡的前一天更是损失惨重， 吴克忠军作为后卫，其数量当以万计。这样增损之后，再算进行军过程中的减员，明军到达土木堡时的规模应约二十万，与李贤所记正相符合，这也间接证明了以上对京营规模的估计。明军号称五十万，可能只是沿永乐时以五十万大军亲征的说法以大造声势而已。相比之下，《正统临戎录》引也先语：“前番营里皇帝领出来大小四十万人。”倒比“五十万”更近事实。