宋军进入辽国控制区，占领金台顿，以日行百里的高速向北推进，兵锋甚锐，，宋军先头部队抵近幽州城南。进展如此顺利，大概也超出了赵光义的预想，这位自命不凡的皇帝将御帐设在城南的宝光寺。

当时，辽南院大王耶律斜轸率骑兵万余人控制着幽州城北的战略要地－得胜口，赵光义为了孤立幽州，“躬擐甲胄”，率军往攻，皇帝亲自上阵，宋军自然是勇气百倍，一个冲锋就斩首千人，耶律斜轸见宋军攻势猛烈，便采取诱敌之计，让士卒换用被宋军轻视的耶律奚底所部的旗号，同时分兵一部抄袭宋军侧背，赵光义见势不妙，这才命令宋军停止进攻，退回城南，耶律斜轸趁机进至清沙河以北，遥为幽州声援。

这时，在宋军围攻下，幽州人心动摇，降者相继，幽州被围六天后，正在游猎的辽景宗耶律贤才得到消息，大敌当前，契丹民族的安危决于一线，面对危局，有人居然主张放弃幽、蓟，退守松亭和北岸口。

关键时刻，北院大王耶律休哥挺身而出，力排众议，认为幽州绝不可轻易放弃，并请求亲率精骑五千前往救援，如果不能取胜，再撤退不晚。

辽景宗支持了他的意见，即命耶律休哥率领五院兵马南下，会合耶律斜轸解幽州之围。此前，辽南府宰相、太保耶律沙奉命救援北汉，白马岭败后，率军返回，刚好与耶律斜轸会师。

五院兵马就是辽国的部族军，共四个营，也算是精锐部队，受命后，耶律休哥率军日夜兼程，自古北口南下，绕道西山，直扑幽州。

宋军对幽州的攻势越发猛烈，赵光义移驾城北，连续三次亲督诸将攻城，镇守顺州的辽国雄武军节度使刘延素、知蓟州事刘守恩相继投降，幽州形势危急，但宋军连日苦战，攻城不下，军心不免懈怠。

赵光义再次上阵，指挥攻城时，耶律沙的援兵突然从沙河赶到，在幽州北门外的高梁河袭击了攻城的宋军，虽说事出意外，但宋军毕竟兵多将广，鏖战到黄昏时分，辽军渐呈不支。

入夜，就在宋军胜利在望时，耶律休哥和耶律斜轸的两路大军赶到了，分左右翼同时向宋军发起猛攻，耶律休哥的五千契丹铁骑“人持两炬、高举双旗”，如猛虎下山，势不可挡，慌乱中，宋军不知辽军多寡，军心动摇。

幽州城内的耶律学古见援兵已至，开门列阵，四面鸣鼓，猛攻宋军，幽州居民也出来助阵，呼声震动天地，耶律休哥本人更是身先士卒，奋勇向前，辽军士气大振，无不以一当百，誓死相拼。

激战中，“天才军事家”赵光义身中两箭，心胆俱裂，再也顾不上皇帝的威严，自己弃马乘驴车，在数十骑兵护卫下向南逃走。

此时，宋军将士不知道皇帝已经溜号，大队人马仍然在幽州城外苦战不休，耶律休哥身被三创，血流如注，仍然勇猛无比，黎明时分，宋军终于全军溃败，乱成一团，四散奔逃，辽军追杀三十余里，缴获兵仗、符印、粮馈、资财无数，斩首万余级。

赵光义跑的倒很快，一昼夜狂奔三百余里，天亮时遁至金台驿，混乱中，宋军一部分将领因皇帝失踪，竟欲拥立武功郡王赵德昭为帝，耶律休哥因伤势严重，不能骑马，只能轻车追击至涿州，宋军残部这才得以侥幸逃去。）

关于幽云十六州：

燕云十六州，又称“幽蓟十六州”是指中国后晋天福三年（938年）石敬瑭割让给契丹的位于今天北京、天津以及山西、河北北部的十六个州。“燕云”一名最早见于《宋史．地理志》。

公元936年，后唐河东节度使石敬瑭反唐自立，向契丹求援。契丹出兵扶植其建立晋国，辽太宗与石敬瑭约为父子。作为条件，两年后，即公元938年，石敬瑭把燕云十六州之地献出来，使得辽国的疆域扩展到长城沿岸。

燕云十六州是指

幽州（今北京）、

顺州（今北京顺义）、

儒州（今北京延庆）、

檀州（今北京密云）、

蓟州（今河北蓟县）、

涿州（今河北涿州）、

瀛州（今河北河间）、

莫州（今河北任丘北）、

新州（今河北涿鹿）、

妫州（今河北怀来）、

武州（今河北宣化）、

蔚州（今河北蔚县）、

应州（今山西应县）、

寰州（今山西朔州东）、

朔州（今山西朔州）、

云州（今山西大同）。

幽、蓟、瀛、莫、涿、檀、顺七州位于太行山北支的东南方，其余九州在山的西北，十六州大致是今北京、天津和河北北部、山西北部的大片土地。】