但是很幸运，谭纶和戚继光的意图受到一位中枢重臣的赏识。此人就是张居正。
张居正在戚继光北调的前几个月才出任内阁大学士，之后还要经过一番周折，才成了本朝第一位政治家。然而他在入阁之初就有重整军备的雄心，蓟州是最能吸引他注意力的一个军区。戚继光莅任不久，就发觉他自己只需要专心于军备而不必参与政治。因为凡是应当安排的事，都已经由总督和大学士安排妥帖；如果事情连他们都无法安排，当然也不必多费唇舌。
以大学士的身分，张居正不仅没有权力公然颁发指令，甚至不能公开讨论制度的改组。他所采用的方式是用私人函件授意亲信如此如此地向皇帝提出建议。这些建议送到内阁票拟，他就得以名正言顺地代替皇帝作出同意的批复。他进入文渊阁以后的第一个皇帝是一个昏庸的君主，对国事既不理解也不关心；第二个皇帝则是小孩子和他的学生。环境和才能加在一起，造成了张居正的权威。但是他还是需要小心从事。帝国的官僚政治已经发展到登峰造极，成千成万的官僚，在维护成宪的名义下保持各方面的平衡，掩盖自己不可告人的私利。要公然宣布改组军事制度，就等于邀请别人对自己攻击。因此张居正不得不采取这种迂回的方式。反正皇帝站在他这一边，不论别人是否识破真相，只要举不出违背成宪的理由，则公开的攻讦和私下的流言都可以不在话下。
蓟州军镇的军备改革，按照这样的程序顺利地进行。最初，戚继光建议把北方各镇10万名士兵交给他训练3年，由于计划过大，在政治上和技术上都有许多不易解决的问题，因而未能实现。但是中枢政府批准了他的另一项建议，即把他在浙江所训练的一部分士兵调至蓟州，最初员额为3000人，以后扩充为2万人。张居正对戚继光极度信任，企图赋予他以这一军区统筹全局的权力，所以才拟议设立“总理蓟州军务”的官衔，以和其他各军区的“总兵”相区别。无奈这一官衔在本朝史无前例，各种议论就纷至沓来，乃不得已而作罢。这一计划不能实现，张居正找出了另一种办法，即把蓟州辖境内的其他高级将领调往别镇，以免遇事掣肘。这时谭纶又建议该区的文官不得干预军事训练，并且主张戚继光在3年的练兵期内可以不受监察官的批评。后者显然又为文官们制造了违反成宪的口实，引起猛烈反对。皇帝的朱笔批示接受了兵部和都察院的建议，要求监察官明白练兵的重要，责成他们“和衷共济”，并把他们对蓟州防区的巡视限为每年一次；对谭纶和戚继光则希望他们“稍宽以文法，乃得自展”。事实上，凡是故意和戚继光为难的文官，后来都被张居正不动声色地陆续迁调。
蓟州军开始训练，就接受了优厚的财政接济以购买军马、制造火器及战车。这种和其他军镇的不平等待遇，惹来了大量的反感。接着又有一连串的矛盾跟着产生，诸如北兵和南兵的磨擦、军职的继承者和其他出身者的争执、因循守旧和锐意革新的冲突。张居正了然于这些情况，在他写给谭、戚两个人的私人信件里，再三叮咛他们务必谦恭退让，不要居功自傲。他警告戚继光说，“北人积愤于南兵久矣”，他们“多方罗致，务在挫辱之”，所以“务从谦抑，毋自启侮”。有一次蒙古部队打算犯边，就在战事一触即发之际，俺答却放弃了原来的企图，下令掉头北撤。这一出人意外的事件，在张居正看来完全是由于谭、戚二人部署有方，才使俺答踌躇不前；然而邻近的两镇却把功劳据为己有。张居正虽然认为这种冒功邀赏可笑而且可耻，但是他却通知谭纶，他已经以皇帝的名义承认了这两镇的自我吹嘘。他也不让兵部查清事情的真相，以免纠缠争辩。他要求谭纶在奏折中不仅不要争功，反而要把功劳归于其他二镇，使他们“嚼舌愧死”。
张居正这种做法，表面上是损已益人，具有大政治家的风度；但是仔细研究，却仍是有明有阳，无助于矛盾的根本解决。那怕是谭、戚二人表现出无以复加的谦抑，各镇之间的利害关系也决不能因此冰消瓦解。因之内阁愈想公正平衡，旁人看来则在一明一暗之间有亲有疏，褊袒更多。以后反对张居正的人认为蓟州练兵是他培植私人的政治资本，也就毫不足怪了。
1577年谭纶病死，从此张居正和戚继光的关系更为密切。第二年张居正返江陵葬父，他还生怕这短期的离职引起戚继光的不安，所以特地私下通知戚继光，接任蓟辽总督的将是梁梦龙。信上说：“孤之此行，甚非获己。……到家事完，即星夜赴闽矣。蓟事已托之鸣泉公，渠乃孤之门生，最厚；谅不相负。”梁梦龙字鸣泉，在翰林院与张居正有师生之谊。他在万历一朝的事业，也赖张居正的提拔为多。张居正这样倾肠相告，自然使戚继光更加感恩戴德。是以首席大学士的江陵之行，戚继光派出了一整连的鸟铳手作为护卫，张居正选择了其中6名随行，作为象征式的仪仗，同时也表示了首辅和蓟州戚帅关系之密切。兹事前后，蓟州总兵官的传骑携带各种文件和信件不断来往于首辅私邸，这更使他们的反对者在日后清算张居正的时候，有所借口，甚至指斥他们图谋不轨了。
戚继光在蓟州创造的战术，可以称之为“步兵军官的各兵种协同”。要对这种战术作出评论，必须顾及他所受到的各种条件的限制。当时，现代化的武器传入不久，而北方士兵的素质又极不理想，他所依靠的主要力量仍然是来自南方的旧部，为数约一个旅左右。他把这一个旅的兵力作了适当的配置，并以此为全军的核心，以防御蒙古的10万铁骑突然来袭。
抗倭战争中使用的“鸳鸯阵”，是一种以小股步兵为主的战术，目的在于对付海寇并适应南方的地形特点。而蓟州军镇的任务是防御蒙古的大部队骑兵，因而这种在“鸳鸯阵”的基础上发展而成的新技术也就初具了各兵种协同作战的规模。
战车的使用成为这种战术的重要组成部分。这种战车的性能以防御为主。形状和民间的大车相似。所不同之处，在于民间的大车的车箱两侧各有箱板，而这种战车只有8片可以折叠的屏风，共长15尺，平时平放在车辕上，作战时打开树立在一边车轮之后以代车箱，所以又称“偏箱车”。几十辆战车可以并肩衔接，摆成圆形或方形的防御据点。屏风最靠边的两扇可以前后摇摆，有如门叶，以供步兵出入。
一辆战车装载“佛朗机”轻炮两门。用今天的标准来看，这种欧洲式的火器只能算做大口径的火枪而不能算做炮。它以青铜或铸铁铸成，长度自3尺至7尺不等，口径则小于2寸，从炮口装入铅弹。最大型的佛朗机，射程为2000尺。通常这种火炮以及辅助火炮的鸟铳都在战车上屏风后发射铅弹，屏风开洞以为铅弹的出口。
士兵20人配属于战车一辆。其中10人直接附属于战车，任务为施放佛朗机。另外10人就是戚继光所强调的“杀手”，任务为以藤牌、镋钯和长柄单刀迎敌。杀手班的距离和战车保持在25尺以内，他们如果前进，战车也随之而推进。
其他步兵部队仍然使用鸳鸯阵的战术，稍有差异的是藤牌手应当匍匐前进砍所敌人的马蹄，长枪手则主要在于挑刺敌军使之落马，竹制的狼筅有一部分已易为铁制。
这一混成旅有骑兵3000人，步兵4000人，重战车128辆，轻战车216辆。迎敌时骑兵在前阻挡敌人，使战车得以有充裕的时间构成战斗队形。当敌军逼近，骑兵就退入战车阵内。敌骑数在一百以下，混成旅拒不接战，只有来犯的大批敌骑进入火器的射程中约250尺时，佛朗机、鸟铳和火箭等才同时施放。
混成旅也可能携带重炮，其中之一俗称“大将军”。这种重炮重1000斤，以骡车装运，点放时则需使用大木楔入地面使本身固定。炮筒内不用弹丸，而以小铁球和石块紧紧填实，作用是在零距离大量杀伤敌军人马，炮手在点烧火药以后也要跳进附近的工事里以避免受伤。
当火器的威力发挥以后，步兵就从战车之后冲出，形成几道攻击波和敌人格斗而以喇叭的声音指挥动作的协同。等到敌人攻势被挫，队形散乱，骑兵也从车后整队出击。这种骑兵实际上是马上步兵，他们同样以鸳鸯阵的队形带着不同的白刃作战。蒙古人利用骑兵结队冲锋，以迅猛的力量和气势压倒对手，戚继光未曾仿效。
这样一种经过精心研究而形成的战术，由于不久以后本朝即与蒙古人和解，所以并没有经过实战的严格考验，也没有在军事历史上发生决定性的影响，从纯粹军事的角度来说，这个结果多少是有所遗憾的。
戚继光出任蓟州总兵不到3年，俺答就放弃了骚扰政策，立誓不再入犯，而且约束所有的部落，以作为接受津贴和互市的条件。其时只有东部土蛮各部落不受约束，仍然和辽东的李成梁部队不时交锋，偶然也有小股部队和蓟州军发生接触，但已与大局无关。
俺答虽称“封贡”，其和局能否持久，廷臣谁也没有把握。因之此时仍有主战派。如谭纶即主张积蓄力量，作大规模的主动出击，以彻底消灭蒙古人的攻击力量。这样大规模的总体行动，却需要举朝文武真正的协同一致，而且要承担可能发生的风险。因之张居正就无意于采纳谭纶的建议。他给戚继光的信上说：“贼不得入，即为上功。蓟门无事，则足下之事已毕。”
张居正并不是没有雄心壮志，但是他看得到自己的弱点。即如戚继光在蓟州最大的困难就是北兵与南兵的掺杂。他对南兵可以绳以纪律，并能指挥如意，而对北兵则无法作这样严格的要求。他曾经打算以经过他训练的官兵作教导队，去训练其他部队，此事未能如愿。他又要求再调两万名浙兵，也未被批准，而此时仍有南北兵间极不相容的情况，可见他的处境不佳。
边境的战争既然暂时平息，练兵活动也不再像在南方的时候那么紧张，戚继光于是提议派遣北兵修筑长城。北京一带的“边墙”原为明初大将徐达等所筑。戚继光建议增造“空心堡垒”，以增加防御功能。他最初计划以250人组成一个工兵营，每营在一年内建造堡垒70座。蓟州全境内建造的堡垒总数原定为3000座，后来批准施工的为1200座，同时修造的时间也未如原议，竟绵延十载才全部竣工。这种筑成的堡垒，其标准规格为3层，台项见方12尺，可驻守30…50名士兵。建筑材料砖石灰泥等等大部由从事修筑的北兵自制，政府只发给少数款项作为接济。筑成以后，经常驻守的任务由南兵担任，北兵由于饷项不足，只能以各种方式营生自给。全部提案遭到北方军官强烈反对，只是由于张居正的全力支持才开工修筑如议。张居正去世以后，他一生的经营大部付之流水，惟有在这边墙上林立的堡垒才是他留下的永久性的贡献。
这种营造和防御政策，把兵力分散配备在这样长的防御线上，归根结底仍由当时的供应制度所迫致。假使没有这种情形，而戚继光有选择的自由，他一定会毫不犹豫地采取攻势，创造流动性的战术。他在留下的诗文中曾再三表示过这种愿望。
戚继光任蓟州总兵前后达15年，等于他前任10人任期的总和。他是一个不知疲倦的人，喜爱操练、阅兵、举行各种典礼和向部下训话。这些活动使他有机会在全军将士面前显示他体格强壮，动作敏捷。在对部下将领讲解各种近战武器的利弊时，他有一次当场命令一个下级军官用军刀对他作攻击，而他则持长枪防御。他经常巡视各部，一次驰马到长城以外20里，周围没有一个侍卫。他还亲自攀着悬绳登上设在绝壁上的观察所。身为高级将领还具备这样的体力与作风足使他引以自豪。
在繁忙的军务之中，他还抽空写作他的军事著作和诗文。他的第二部军事著作题为《练兵实纪》，刊印于1571年。9年之后又刊印了他的诗文集《止止堂集》。
中国的古典诗歌，如果用冲淡自然的语言表现出深切或激动的情绪，就谓之含蓄；如果用棱角分明的粗线条勾画出不受拘束的气概，则谓之豪放。戚继光的诗歌达不到这样的境界，带给读者的感觉只是拘束和平庸。好在也没有人用上述的标准来权量诗人戚继光。一般看来，出身于武举的将领，大半生都在戎马倥偬之中，能够写出这样的作品也就是出类拔萃。即在当代高级将领之中，除了“少好读书”的俞大猷之外，戚继光的文章造诣已无与伦比。在平常的谈话中，他可以随口引用儒家的经典和史书上的教训，以此，文官们对他刮目相看，认为他不是樊哙式的武人。等到他的官阶越来越高，就有更多的文官把他引为同类，在一起饮酒赋诗，往来酬对。当时的文苑班头王世贞和戚继光的交情就非同泛泛，在他的文集中有两篇赠送给戚帅的寿序，并且还为《纪效新书》和《止止堂集》作序。
和戚继光同时代的武人，没有人能够建立如此辉煌的功业。他从来不做不可能做到的事，但是在可能的范围内，他已经做到了至矣尽矣。为此，他得到了武官所能得到的各种荣誉。即以官位而论，身居总兵，也已登峰造极。因为本朝的成例不允许一个武人握有一省以上的兵权，即使再有升迁，也不过是增加官俸和官衔。如果说还有遗憾，乃是他没有被封为伯爵。而这一高位，除了照例授予皇帝的岳父以外，只有建立了匡危扶倾的不世殊勋才能获得。
但是，戚继光在生命中的最后几年坠入了寂寞和凄凉。张居正死后7个月，他被调任为广东总兵，官职虽然依旧，实际上已经失去了拱卫帝都的重要地位。再过一年，清算张居正的运动达到最高潮，戚继光的精神更加消沉郁闷，于是呈请退休。可是当时的环境已经不允许他保持令名，据官方文件的记载，他和辽东总兵李成梁同时作为前首辅的党羽而被参劾。万历皇帝原谅了李成梁而把戚继光革职。
戚继光罢官家居以后，只�