正統年間，社會矛盾尖銳，農民起義不斷，因行政及軍事上的需要，明廷在各地紛紛設立巡撫與鎮守。經過明朝初年的反覆較量，殘存的蒙古軍事實力仍十分強大，並不時侵擾明朝的北部邊境。正統元年，在宣大各鎮設立總兵官的基礎上，明廷在宣大地區始設宣大巡撫。宣大總督設立之前，其軍事職責或部分由巡撫行使。
明代宣大巡撫的設立
正統元年（年四月，宣府與大同共設一個巡撫。景泰二年（年三月，宣府、大同各設巡撫。天順元年革罷，二年復置宣府巡撫。其後，宣府巡撫與大同巡撫是時分時合。至成化十四年，宣府巡撫專設，並穩定下來。
宣府巡撫的全名為「巡撫宣府地方，贊理軍務」，統口北分巡道、口北分守道及懷隆兵備道等三道，直隸之延慶州、保安州，山西布政司之蔚州、廣昌縣，萬全都司之萬全右衛等十四衛，興和等七所，昆都力哈諸部貢市。
大同巡撫的全名為「巡撫大同地方，贊理軍務」，節制陽和兵備道、左衛兵備道、冀北分巡道、冀北分守道等四道，山西布政司大同府之應、朔、渾源三州，大同、懷仁、山陰、馬邑、廣靈、靈丘六縣，山西行都司之大同左衛等十四衛，山陰第三所城堡，順義諸部貢市。
—、宣大巡撫設立的原因
宣德後期，蒙古諸部逐漸強大並不時侵擾明朝北部邊境，宣大地區的防禦形勢逐漸吃緊。面對嚴峻的防禦形勢，明廷決定設立諸邊巡撫，整飭邊政。正統元年二月，瓦刺分路侵犯大同，千戶葉林等戰死，結果明軍大敗。正統二年正月，大同總兵官方政、都指揮楊洪分道出塞，會剿阿臺朵兒只伯，但戰功甚微。同年五月，再令刑部尚書魏源整訪大同邊務。然而此時邊將侵吞屯田，開中法逐漸受到破壞，軍士缺乏訓練，戰鬥力已嚴重下降。而蒙古瓦刺部的勢力強大起來後，向東擴張到遼東，向西到今新疆、青海等地，並有大舉南犯的形勢。
正統十四年六月，明朝徵調山西番休軍和部分京軍前往大同操練以防備瓦刺侵犯。七月，也先統率各部從東、中、西三面分兵四路向遼東、宣府、大同、甘肅四鎮進犯。其中，也先親率中路主力侵犯大同，兵鋒甚銳。七月十一日，大同參將吳浩迎戰亡。七月十五日，大同總兵西寧侯宋瑛與武進伯朱冕與也先決戰於陽和，因監軍太監郭敬的牽制，致使全軍覆沒。大同前線的敗報傳至北京，明英宗在太監王振的挾持下，不聽群臣諫阻，貿然決定親徵。結果造成八月十五日明英宗被俘，數十萬大軍覆沒，史稱土木之變。九月初，總兵劉安因擅離大同前線回京被逮。景泰二年三月，鑑於北部邊防事態的惡化，明廷決定將原來宣、大兩鎮共設巡撫改為宣府、大同各設巡撫。
明廷設立邊地巡撫，以彌補總兵官制度的不足。總兵官的職責側重於軍事鎮守，巡撫的職責側重於行政民事，「凡城堡不修，糧飽不給，罪在撫臣；遇虜入寇，地方失事，在總兵。」
如隆慶五年九月，巡撫大同都御史劉應寞上疏，請求把巡撫與總兵官的權責劃分明確，兵部會議巡撫、總兵官的權責按照敕書規定行事。
巡撫大同都御史劉應箕以各邊失事，巡撫與將官同罪，嫌於太苛。乃上疏請申明職掌，兵食弗足責在巡撫，戰守無功責在將官，毋得一概求備，使邊臣束縛於文法，難於自展。於是，都察院覆言，朝廷設官，分職責、任雖各不同，而其體亦有相關者，故各邊鎮既設總兵、參遊等官，而又設都撫憲臣以贊理之，義取相制非假為分過之資也，近者，邊方失事將官撫臣一體論罰，甚有撫臣顯戮而將官得以夤緣脫免，尋復錄用者。以故無事，則總兵參遊晏然為輕襲緩帶之嚷，有事則總督撫臣相率為掩飾彌縫之計，模稜之勢不得不至此。況查勘失事必委地方屬官，卑辱憲體，莫此為甚。請如應箕言，以繕理城堡修整器械，儲備糧糗收歛人畜，開墾屯田，稽察奸弊專責撫臣；其臨敵勝敗，撫亦不得與將官同受賞罰。上覽疏。疑之，命尚書楊博等再議。議曰：總兵以鎮守為名，是古專閫之任；巡撫以贊理為義，亦昔監軍之職。觀敕書中彼此各有會同計議之說，其義自明，故職任不分則尸祝無代廢之理，職任太分又恐非同舟共濟之義。……自後沿邊沿海鎮巡官宜令各遵敕書行事，遇有地方功罪，通查職掌，一體酌量論賞行罰。其總兵官親臨戰陣，有功則敘功，在巡撫之上，若退縮僨事虛冒錢糧罪止坐總兵，而不及巡撫；巡撫調度失策及臨警坐視不共贊襄，亦當從總兵之罰。仍行各巡按官今後參劾視地方失事，大小為差，不得概及鎮巡，有傷大體。其勘事官止許隔別差委，不得在本管地方致有牽礙，從之。
大同巡撫劉應賓建言，巡撫責在兵食，繕理城堡修整器械，開墾屯田稽查奸弊，總兵官責在戰守；而兵部會議結果，除了敕書規定巡撫與總兵官的職責外，戰時總兵官親臨戰陣，巡撫負責調度，兩者的職責聯繫密切，難以區分清楚。
巡撫都御史的設立，是明廷加強防禦蒙古侵擾而釆取的新舉措。亦是明廷以文制武統治策略的實施。
二、宣大巡撫的設立過程
關於宣府巡撫和大同巡撫的設立過程，據《明會典》載：
巡撫宣府地方、贊理軍務一員。正統元年，命都御史出巡塞北，凡兵糧邊備，並聽釐正。巡撫之設自此始。然或兼理大同，不專一鎮。至成化十四年，始定設。後加贊理軍務。
巡撫大同地方、贊理軍務一員。永樂六年，命都御史出鎮大同。旋罷。正統元年，始與宣府共設巡撫。至景泰三年，大同始專設。後復兼理。至成化十年，復專設。加贊理軍務。
宣府巡撫設立於正統元年四月。設立之初，宣府與大同共設一個巡撫。正統元年四月，遣李儀以都御史巡撫宣府、大同。「敕都察院右僉都御史李儀：今命爾巡撫宣府、大同，提督屯糧及各倉場糧草等項，撫恤軍士，扶直善良。若內外官員及權豪勢要之人，有侵欺盜賣糧草及阻燒屯種等項者，具實奏聞，務俾糧廩充實，軍不失所。爾尤須公正廉潔，勤謹祥明，無暴無刻，庶副委任之重。苟或不謹，罰及爾身，悔將無及。欽哉！」而實際上，宣大巡撫最早設立時間是宣德十年十一月，首任巡撫李新未赴任。「宣德十年十一月丁酉，巡撫陝西侍郎李新調宣府、大同。」又「正統元年五月（庚寅），行在戶部右侍郎李新，巡撫陝西怠事，改宣大，引疾。見劾，下臺獄，謫番禹知縣。」
宣府巡撫設立之初，又設有文臣贊理軍務。從正統五年四月至景泰二年十二月，在宣府有右參政劉璉參贊軍務。早在洪熙元年，明仁宗設置各鎮鎮守以分武臣之權，開創文臣參贊軍務之例，「參贊軍務者，始於洪熙元年。以武臣疏於文墨，選方面部屬官，於各總兵處整理文書，商確機密，於是有參贊參謀軍務，總督邊儲。景泰中，大同參政丹陽沈固、宣府參政崑山劉鏈……又以郎中、給事中稱參贊軍務也。」
大同巡撫設立之初，同樣設有文臣贊理軍政；從正統五年四月至景泰二年三月，大同設有文臣沈固贊理軍務。如正統六年十一月，「總督大同糧儲右參政沈固奏，總兵官武進伯朱晃、參將都指揮同知石亨俱奉敕出境巡哨。臣愚以為大同地方廣遠，密邇諸胡，設有乘間來侵，誰為備御？此宜深為計慮者也。請自今凡出境剿賊，鎮守總兵、參將內止遣一二員，仍存一二員居守，以備不虞。奏下，兵部左侍郎野等請從固言，遂著為令。
景泰二年三月，大同總兵官郭登奏言另設大同巡撫，並將政績不佳的宣大巡撫任寧，賠為廣西按察副使。「左都御史沈固在邊年久，法令不行，致邊城經收糧草官吏，大肆奸貪，以灰土插和米麥，軍士啼飢號寒，無所於訴。乞別選廉明剛正之人以代固。臣且見禮部尚書楊寧、河南左布政使年富，皆足勝其任。乞敕廷臣會議，選委一員，授職來此，與臣同心整理邊務，庶克有濟。又大同既有都御史一員並巡按，於其僉都御史任寧，宜止於宣府巡撫。」景泰帝採納了郭登的建議，於是，宣府、大同各設巡撫。另設大同巡撫，以河南左布政使年富為左副都御史，巡撫大同。此外，于謙上言設立大同巡撫，「大同孤懸塞外，按山西者不及至，奏別設御史治之。」
天順元年二月，革罷天下巡撫官，把各處邊備及軍民事務，歸總兵官等處理。但其他事務涉及面廣又較複雜，如視察災情及賑濟災民等，就不容易移轉。故裁撤巡撫官不久，面對這種情況，中央不得不派大臣去視察。
天順元年二月，宣府、大同巡撫亦被革罷，同時，設置戶部督銅郎中。「天順元年二月癸丑，命戶部郎中徐敬、楊益往宣府、大同提督糧兼理屯種。時取回都御史李秉等，口外糧儲無人提督。戶部以聞，故有是命。」
天順二年五月，明英宗恢復設立各地巡撫官。「先是上語李賢曰：『朕初復位，奉迎諸人皆以巡撫官不便，一旦革去，軍官縱肆，士卒疲馳，文武官不相制之過也。宜為朕舉才能者復任之。』賢因請曰：『遼東、宣府、大同、延綏、寧夏、甘肅，需人最急。』上令賢與王朝、馬昂等議，乃以太僕卿程信之遼東，山東布政王宇之宣府，僉都御史李秉之大同，監察御史徐瑄之延綏，山西布政陳翼之寧夏，陝西布政兩劍之甘肅，仍以京官巡撫地方如舊制。尋又召前山西參政葉盛至京，擢僉都御史，巡撫廣東。」