明成祖第一次北征，在斡难河和阔滦海子两战打垮了鞑靼部，鞑靼太师阿鲁台向明朝称臣进攻，明朝北疆获得安宁。但好景不长，瓦剌接收了溃逃的部分鞑靼部众后，实力逐渐强大起来。瓦剌首领马哈木得意忘形，趾高气扬，渐渐不把明朝放在眼里。明成祖敏锐地察觉到这一变化，一面对阿鲁台好言慰问，希望能保持之前的和平关系，一面封阿鲁台为特进光禄大夫、太师和宁王，希望扶持阿鲁台来牵制马哈木。
永乐十一年十一月，开平备御成安侯郭亮派人上报称：根据捕获的瓦剌斥候招供，马哈木率领大军已经到达饮马河(即胪朐河)一带，表面上宣称攻打阿鲁台，实际上企图进犯大明边关。明成祖接报后龙颜大怒：之前一直担心的瓦剌入寇，终于还是来了！既然战争无法避免，与其被动防守，不如主动出击。他决定像当年征讨鞑靼那样，让马哈木也尝尝犁庭扫穴的滋味！
永乐十二年三月，明成祖亲率50万大军(另有资料称为30万),第二次北征蒙古。这次出征与第一不同之处在于明成祖之外还有一位重要人物随军出征——皇太孙朱瞻基(即后来的明宣宗)。五月二十一日，大军抵达饮马河一路上未遇到瓦剌骑兵的抵抗和袭扰。军事奇才明成祖认为：马哈木集中全部主力于某处集结伺机突袭；传令大军加强搜索和戒备防止敌人偷袭。到了六月明军前锋击溃小股瓦剌骑兵并捉住了几个俘虏经审讯俘虏供称：马哈木在忽兰忽失温(今乌兰巴托东)一带而且没有做准备。
俘虏口供明成祖并不完全相信他认为马哈木在忽兰忽失温为真豪无准备为假马哈木应该已经占据有利地形等着经过长途跋涉的明军找上门然后以逸待劳击溃明军那么明军到底去不去忽兰忽失温呢？去！当然要去！军事奇才明成祖出发前已考虑到这种情况所以他这次出征带来了京城最精锐的部队三大营他有足够理由相信三大营可以击溃敌人。
六月初七明军推进到忽兰忽失温和明成预料一样马哈木亲率骑兵主力三万余人占据制高点列阵于山头上企图趁明军立足未稳之际冲下山凭借骑兵高速冲击一举将明军击溃。蒙古骑兵风驰电掣般冲下山手抡大刀嘴里嗬嗬呼叫声势骇人可惜这一切早在明成祖预料之中蒙古骑兵将会付出惨重代价
忽兰忽失温之战是发生于永乐十二年(1414年),明成祖朱棣与瓦剌部首领马哈木之间的重要战役。 永乐十二年六月，明军主力抵达忽兰忽失温(今蒙古人民共和国乌兰巴托),瓦剌军3万余人在此迎战。随着一声令下，明军三大营之一的“神机营”，使出“神机铳炮”猛轰，在天崩地裂一般的爆炸声中，蒙古骑兵人仰马翻，死伤无数，史书记载：寇死者无算！侥幸逃过“神机铳炮”打击的蒙古骑兵，冲到明军近前时，遭到明军的两翼夹击，激战中，明成祖亲率骑兵冲锋。瓦剌大败，余众败走，明军紧追不舍，马哈木收拢部队，回头再战，又被明军击败。马哈木抱头鼠窜，一直逃过土剌河。这场战斗还开创了中国古代战争史上首次使用枪炮与步骑兵协同作战的战例。
值得一提的是，战斗中，皇太孙朱瞻基带领一对人马追击残敌，遭大股敌人包围，激战中，幸亏明成祖派出部队，击退了瓦剌兵，朱瞻基安然无恙。 朱瞻基继位后，庙号明宣宗。
所以，忽兰忽失温之战也是明朝唯一一次有两位皇帝同时参与的战役。
