朱棣于永乐八年至二十二年间，5次率军北征。其中4次以鞑靶与兀良哈为作战对象，1次以瓦剌为作战对象。5 次亲征又以前3次的规模为大，其作战地区分别在斡难河、忽兰忽失温、阔滦海和屈裂儿河。后两次亲征，均因阿鲁台闻讯远遁，未战而还。
(一)第一次亲征漠北与斡难河之战
朱棣决定亲征后，便于永乐七年九月开始，先后调集各路军马至京待命，并充实沿边各要地的守御兵力，修缮城池，调运军械，训练军士，以备征战。为了解决北征部队在漠北作战时的用水，又征集大批骆驼运水随行。经过这些战前准备，既加强了后方的防御，又充实了进军途中的粮储军需，为北征的取胜准备了物质条件。
永乐八年(1410年)二月初四日，朱棣颁布出征诏书，声讨鞑靼杀使、犯边之罪，初十日，朱棣亲率50万大军出北京德胜门。全军过居庸关后，经怀来、宣府、宣平等，于二十五日到达兴和。此时，本雅失里已率部西逃，阿鲁台则自率一部东遁，以避免同明军作战。
明军在兴和休整10余日，于三月初七继续北进，经答鲁城、广武镇、捷胜冈，于五月初一抵达胪朐河上游南岸，沿途未见鞑粗踪影，遂沿河东进。至胪朐河中游之环翠阜时，得知本雅失里已逃至兀古儿札河一带。朱棣即挥师渡河，率轻骑急进，于十三日抵达斡难河南岸，追及本雅失里所部。本雅失里率部抵抗。朱棣登山布阵，挥军奋击。本雅失里大败，仅率7骑渡河北逃。明军释放全部俘虏，并收降部分归附人员，进行安抚。
明军取胜后，即转锋沿胪朐河东攻阿鲁台，于六月初八抵达斡难河东北方向的飞云壑。阿鲁台率部迎战。朱棣率精骑千余直冲其营阵，大败阿鲁台所部。阿鲁台率领残部仓皇北逃，明军乘胜追击，柳升下令神机枪炮兵猛射，阿鲁台残部纷纷策马而逃，明军奋勇追击百余里，斩杀其名王以下百数十人。时值盛夏，明军因粮水不足，不便继续追击，遂撤军而返。鞑鞋游骑复尾追于后。朱棣亲率骑兵殿后，故意遗弃辎重诱敌，并设伏兵以火铳射击，歼灭鞑鞋游骑。七月十七日，明军返抵北京。历时5个月的第一次亲征，以明军的胜利而告结束。
(二)第二次亲征漠北与忽兰忽失温之战
鞑鞋部贵族势力被明军击败后，其首领阿鲁台于永乐八年(1410年)十二月，派遣使臣向明廷纳贡，双方关系趋于缓和。但是瓦剌部贵族势力又日趋强盛起来，与明廷关系逐渐恶化。永乐十年，瓦剌部顺宁王马哈木率领其部众，击败鞑鞋本雅失里，另立答里巴为可汗，并占领了鞑粗的和林等地。阿鲁台率部南逃，并派遣使臣至明廷请求派兵助攻瓦剌，自称愿为先锋。朱棣为了利用其对抗马哈木部的贵族势力，故准其请求，并于永乐十一年七月封阿鲁台为和宁王。马哈木闻知这一消息后，便抱怨明廷，断绝朝贡，扣留明使。朱棣大为激怒，并派宦官海童前往瓦剌诘责马哈木，双方矛盾日益激化。
十一月初，马哈木率部东进至胪朐河，扬言要攻击阿鲁台，以隐蔽其南下袭扰明边的企图。朱棣闻报后，即调兵遣将，运粮备战。十二年三月十七日朱棣统率各部号50万众离京北征。六月初三，明军到达撒里怯儿，前锋刘江所部在三峡口将敌击退。初七，明军抵达忽兰忽失温。瓦剌部贵族首领马哈木、太平、把秃勃罗率部3万抵抗。朱棣登高瞭望，见瓦剌部众分三路屯于山上据守，遂命骑兵挑战，诱敌下山。同时命陈懋率部攻其右，李彬率部攻其左，柳升率神机枪炮攻其中，瓦剌部被诱下山后，柳升先以神机枪炮兵击毙其中路骑兵数百，敌混乱溃退。朱棣乘势挥军冲击。中路取胜后，即支援左、右两路攻击敌部，敌不支而退，连夜北遁。
此战明军虽伤亡不少，但瓦剌部损失惨重，从此势力日衰。六月十九日，明军撤至胪朐河，于八月初一返抵北京。第二次亲征漠北之战遂胜利结束。
(三)第三次亲征漠北与阔滦海、屈裂儿河之战
阿鲁台部自向明廷纳贡称臣后，经过数年休养生息，鞑靼部族势力复振。永乐十四年(1416年)三月，阿鲁台乘瓦剌新败不振之际，将其击败，并控制了兀良哈部所据有的游牧之地。鞑靼势力复盛之后，便不断南下袭扰明朝边塞重镇。对此，朱棣一面增兵兴和、开平、大同等地，一面联络瓦剌势力以扼制鞑靼。
永乐十九年(1421年)九月，明廷迁都北京，朱棣即积极准备条件，于七月初九下令组建第三次亲征漠北大军，随时待命出发。永乐二十年三月十八日，鞑靼首领阿鲁台攻占兴和，明将都指挥王焕被杀。二十日，朱棣再次率军亲征漠北，军行至鸡鸣山时，阿鲁台已率部撤离兴和，避战北走。部将中有派兵追击之议，但朱棣认为不必操之过急，可待草青马肥时，经开平，过应昌，出其不意而破之。
明军果然按照朱棣的计划行动，过开平、经应昌，继续北进。七月初四，明军前锋朱荣率部进抵阔滦海北侧，阿鲁台仍向北远走避战。明军因地形不熟，敌情不明，故寻战未成。于是朱棣决定以步骑兵2万，分5路进击依附阿鲁台的兀良哈部。明军转兵东南越过兴安岭后，于七月十五日进抵屈裂儿河东，恰遇兀良哈数万之众驱牛马车辆西走。明军骑兵乘势夹击，朱棣自率前锋杀敌数百，余敌散乱。此时，明军依山为营。朱棣登高瞭望敌情，见其散而复聚，于是令明军分兵一部从其右翼渡河，断敌退路;另分兵一部绕出其左，并伏神机弩铳于溃敌必经之路的森林中。在明军夹击下，兀良哈部左冲右突，当溃众逃经设伏区时，又遭明军神机弩铳射杀，死伤甚众。朱棣指挥骑兵乘胜追击30余里，直抵兀部营地，斩杀部落首领数十人，缴获牲畜10余万头，夷其营地而还。二十二日，朱棣又命陈懋率骑兵5000余人追击至屈裂儿河两岸。在明军打击下，兀良哈部众纷纷请降。八月十七日，朱棣下诏班师。九月初八，明军返回北京。第三次漠北之战以明军翦除阿鲁台的羽翼而告结束。
(四)第四第五次亲征漠北
明军班师之后，阿鲁台又多次率众南下，攻掠明边。朱棣为此又于永乐二十一年(1423年)、二十二年2次率领明军亲征鞑靼，都因阿鲁台远逃避战和明军粮尽而撤军。永乐二十二年七月，朱棣在第五次亲征漠北途中，病死于榆木川，漠北之战也随之结束。