明廷接到俺答的书信后，明世宗君臣紧急磋商如何处理。大学士严嵩说：“所此抢食贼耳，不足患。”礼部尚书徐阶斥责道：“今虏在城下杀人放火，岂可言是抢食?正须议所以御之之策!”世宗赞同徐阶的话，并询问众臣如何回答俺答书信。徐阶说：“今虏驻兵近郊，而我战守之备一无所有，此事宜权许以款虏，第恐将来要求无厌耳。”世宗说：“苟利社稷，皮币珠玉非所爱。”徐阶认为无条件应允太失面子，只有劝俺答先撤退，再由大同方面就通贡问题与之周旋。世宗采纳了徐阶的主张。
据蒙古史料记载，“其后汉国大明汗慑于普尊阿勒坦汗之威名，派来名为杨兀扎克(杨增)之人，谓‘互相为害不能杀绝斩尽，故不如和好往来买卖通贡。’派名为阿都兀齐者偕同来使前往，将大军撤至墙外开始会谈，以三万户分别进兵逼和，取得极多之田赋之后而回还。”也就是说明朝允诺了通贡后，俺答便撤兵了。
八月二十三日，俺答率军撤退。此前，俺答于八月十八日引兵夺白羊口(今北京延庆西南)，以西走塞外，而留余众于京城外，以为疑兵。但到撤退之时，大雨倾盆，俺答认为白羊口过于狭窄，怕明军伏击，乃中途掉头，一半由高崖口、镇边城等处，一半由古北口旧路全部出边。在俺答北撤白羊口时，仇鸾引兵蹑其后，企图袭击落伍的骑兵邀功;不料俺答中途折返，明军不战而溃，死伤千余人，仇鸾本人差点被俘。其后俺答长驱至天寿山，循潮河而上，仍由古北口出塞，京师解严。九月初一日，蒙古兵全部撤退。[整个庚戌之变期间，“诸州县报所残掠人畜二百万”。其后明世宗追究责任，兵部尚书丁汝夔作为严嵩、仇鸾一党的替罪羊而被处斩。
庚戌之变虽已结束，但明世宗认为乃奇耻大辱，对阁臣说：“外域之臣，敢于我前带信坐观城池，可欤?不一征诛，何以示惩!”指示兵、户二部“先集兵聚粮”，准备出征。又谕仇鸾“卿勿怠此戎务，必如皇祖时长驱胡虏三千里乃可!” 随后明廷加强防御措施，改十二团营为三大营，总三营为戎政府;修建北京外城，置蓟辽总督大臣，辖蓟州﹑保定﹑辽东三镇，募山东、山西﹑河南诸道兵岁集京师防秋，秋后散去，以为定制;又选各边镇锐卒入卫京师，以京营将分练边兵。明朝北部边防逐渐加强。
庚戌之变使得明朝政府勉强答应“通贡互市”，实际实施却拖延反悔，只在次年(1551年)在大同开马市。但毕竟坚冰已破，而且互市的好处也逐渐为明朝统治集团所认识，于是，当1570年俺答的孙子把汉那吉负气出走明朝时，这一偶然事件却促成了蒙、明贸易的正常化。从此，这块双面舞台自丰州城被毁之后的又一个繁荣期拉开了序幕，而影响更加深远、持久的走西口人口大迁徙也从此拉开了序幕。
庚戌之变此后20余年，俺答连年南下掳掠，长城沿线的百姓深受其害，明世宗亦对蒙古深恶痛绝，史载他“苦虏之扰，最厌见‘夷狄’字面……世庙晚年，每写‘夷狄’字必极小，凡诏旨及章疏皆然，盖欲尊中国卑外夷也”。[17] 至1570年双方最终达成和议，明廷封俺答为顺义王，俺答服属中央朝廷，长城一带才开始得到安宁。