定练兵事宜”的权力，名义上的威权和蓟辽总督相当，但当时辽东、保定、昌平各有总兵，根本不受戚继光节制，所谓“总理”，其实只是个虚衔，戚继光“练兵十万”的愿望还是无法实现。

今人说起戚继光，大多都是说他东南抗倭的战功，而事实上，戚继光镇守北方的功业，丝毫不亚于南方抗倭，无论是在他生前还是身后，对于明王朝的历史，都起到了重要的影响。

戚继光上任后的第一件事就是整顿，此时的蓟州，虽是边防要冲，但多年来蒙古骑兵持续骚扰，败仗连连，正是士气低落战斗力低下时。戚继光先是裁撤冗兵，淘汰大量老弱残兵，继而在蓟州当地募军。蓟州募兵不同于浙江，戚家军招募最多时，也不过几千人，而蓟州一次性却要招募数万人，戚继光的方法是：将新兵先分散到地方训练，进行层层考核淘汰，最后选拔优秀士兵编入队伍。当然戚继光也知道，短期的练兵，根本无法成就一支虎师。蓟州边境绵延两千多里，战线远比东南抗倭要长，蒙古骑兵来去迅速，也远比倭寇快得多，要加强防御，练兵是不够的，还要铸城。

明朝一直是凭借长城抵挡蒙古人进犯，戚继光调任蓟州时，蓟州的城墙年久失修，边防城墙许多都已塌陷，蒙古人来了挡不住，城破后也没人修，就这样恶性循环。因此戚继光建议，要在蓟州加修3000座敌台，明王朝同意了他的看法，但是因经费问题，把3000敌台改成了1000座。隆庆三年（公元1569年），这场浩大的工程开始了，所修的城防，叫“空心敌台”，这是戚继光的又一发明创造。这种城防与明王朝原先的城墙不同，它高3到5丈，宽12至18丈，共分3层，因中间一层是空的，故得名“空心敌台”。这种工事上面设有垛口，工事里设有射击空，下层设有重炮，每个工事里有士兵10人，工事与工事之间有士兵60人，工事与工事之间相隔200步，互相声援。如果说鸳鸯阵是这个时代无懈可击的野战组合，那么空心敌台，就是这个时代无懈可击的防御组合，它的火力配置，是弓弩、火枪、重炮相结合，火力打击可以覆盖射程所及的整个区域，加上工事之间相互呼应，基本不留“射击死角”。日本军事思想家石原莞尔曾认为，戚继光的空心敌台，是近代“立体防御思想”的前身。

到隆庆五年（公元1571年），这个东起山海关，西至昌平的防御体系终于竣工了，两千里的防线上，坐落着1017坐“空心敌台”，原本是蒙古骑兵抢掠首选的蓟州，而今成了他们越不过去的天堑。值得一提的是，整个工事的花费，由于戚继光的合理调度，竟然比原计划节省了一倍。除了铸城，这两年里戚继光做的最重要的事情就是练兵，虽然他有所准备，但实施起来才知道困难很大。比起义乌戚家军对军令的绝对服从，蓟州当地的士兵只能用“败坏”来形容，打仗怕死，纪律糜烂，违反军法的事时有发生，另外当地原来的将领，也有很多人不服从戚继光的调度，对戚继光阳奉阴违。为此张居正曾多次撤换当地守将，但这种方式治标不治本。为树立军威，隆庆三年（公元1569年）春天，戚继光从浙江调来了3000戚家军驻守长城，部队抵达当天，正赶上蓟州大雨，戚继光在雨中训话，整整一天，部队在大雨中肃立，军容齐整。此情此景把蓟州当地将士镇住了，纷纷感叹“今始知军法之严也”。这以后，以3000北调的戚家军为核心，戚继光放手实施他的蓟州练兵计划，之后裁撤冗兵，惩办军官，阻力就小了很多。他一面严格训练，一面借着修筑空心敌台的机会，将新招募的士兵分批派到“空心敌台”驻守，名为“分操”，让战士们“在实战中锻炼”。与江南抗倭时期的鸳鸯阵不同，为对付迅疾的蒙古骑兵，戚继光独创了“步、骑、车”协同作战的新阵法，将鸳鸯阵的经验移植到多兵种大兵团作战中。具体的操作方法是：遇到敌人，先以“车兵”装载火枪火炮的战车对敌，用火器打乱敌阵，然后步兵从中路出击，骑兵两翼包抄截断敌退路，借此重创敌人。美国华裔学者黄仁宇说：“戚继光的这个新思路，因为蒙古部落与明王朝的和解，并没有得到实战的检验，不能不说是个遗憾。”“空心敌台”落成两年后，一场大的“检验”降临了。

镇守蓟州的戚继光，面临的对手有两个，一个是蒙古朵颜部落。所谓朵颜部落，就是明朝初期招降蒙古人，为抵御鞑靼而设立的“朵颜三卫”，但到此时，朵颜部已和蒙古土蛮部勾结，成为明朝边防的大敌。另一个，就是“黄金家族”的土蛮，土蛮的侵扰对象主要是辽东，但也常和朵颜合兵南攻蓟州。戚继光刚刚到任蓟州时，即隆庆二年（公元1568年）十二月，朵颜部就曾给了戚继光一个“下马威”，他率军屯兵蓟州北面的青山口，企图南下。戚继光得到消息后立刻主动出击，在青山口击败朵颜部酋长董狐狸的前哨部队，迫使董狐狸退兵。此战虽未能重创敌人，却也使朵颜部一时不敢南下，为加强蓟州防御争取了时间。此后几年里，朵颜部多次小规模骚扰蓟州，皆被击退。隆庆五年（公元1571年）空心敌台全线竣工后，蒙古人破关南下更是难上加难。但不甘心的朵颜部却另有打算：你的空心敌台厉害，那就把你引出来打。

明朝万历元年（公元1573年）