宋太宗所率宋军虽平灭北汉,但是,"攻围太原累月,馈饷且尽,军士疲乏".灭国擒王之后,宋军上下仍旧还是五代军人习气,"人人有希赏意".宋太宗本人很想乘大胜之势,一鼓作气,攻取幽蓟之地."诸将皆不愿行,然无敢言者."惟有殿前都虞侯崔翰独奏:"此一事不容再举,乘此破竹之势,取之甚易,时不可失."一语已中宋太宗下怀,高兴之 余,即刻命枢密使曹彬调发屯兵,准备收取"儿皇帝"石敬瑭丢失的汉人固有领土.
盛夏七月,赵光义率大队身心俱疲的宋军北征,他本人已驾发镇州（河北正定）.由于军士意怠,"扈从六军有不即时至者",士气如此,宋太宗仍执意伐辽.
宋军入辽境后,开始进军还很顺利,辽朝的东易州刺史和涿州判官先后以城来降,宋军可以说是兵不血刃,岐沟关等军事要地已落入手中.此情此景,与当年周世宗伐辽极其相似.很快,宋军便包围了辽朝的"南京"——幽州城.宋太宗本人驻跸城南的宝光寺,指挥战斗.
在此之前,宋军在沙河之战大败辽朝北院大王耶律奚底所率兵马,生擒五百多辽兵,可以说是打了个开门红.北院大王孬种,南院大王耶律斜轸智能双全.他了解宋军很看不起耶律奚底,便令本部军高举北院大王的青色军旗,在得胜口（今北京昌平）一带佯装是败走溃兵,晃荡游走.赵光义得知辽朝北院大王"残兵"还有不少,立刻麾兵进击,开始还很顺手,杀掉不少辽兵,但不久即陷入耶律斜轸的埋伏圈,受挫而返.耶律斜轸取得小胜后,也不轻易进兵,屯军于清沙河北,"为南京（幽州）声援".由此,此部辽军牵制住不少准备进攻幽州城的宋军.
为避免夜长梦多,宋太宗分遣诸将攻城.宋渥、崔彦进、刘遇、孟元喆四将分别率军进攻幽州的南北东西四面城防.幽州城墙坚厚,自辽太宗以来一直是重镇所在,方圆近五十里.当时带领辽军守城的是辽朝燕王韩匡嗣之子韩德让,此人"有智略,喜建功立事."韩德让是汉人,其祖父韩知古原为从汉地为契丹皇室掠走的私奴,由于得知于耶律阿保机,官至中书令.韩德让之父韩匡嗣深受辽景宗宠信,但他只是以医术见宠,并无军事才能.庸父有佳儿,韩德让不仅相貌堂堂,又深习边事,尽力契丹皇室,他与城内官将"整器械,安兵侧,随宜备御,志不稍懈."虽如此,宋军气盛,日夜攻城不息,连辽朝的一个都指挥使李扎勒灿（此名甚怪,应是蕃人）也逾城出降,"城中益惧."辽朝皇廷得知南京（幽州）危急,忙遣南京宰相耶律沙将兵去救援,名将耶律休哥闻知消息,自动请缨,就被辽廷遣来替换耶律奚底,一同奔赴幽州,"将五院军并发."
幽州方面,韩德让守军勉强守住城池不失,但情况十分紧急:辽朝的建雄节度使刘延素和蓟州知州刘守恩先后投降宋朝,告以辽朝边备虚实.虽如此,盛夏炎炎,坚城久攻不下,宋军战斗力明显衰退,"将士多怠".
辽将耶律沙首先率军驰至,在高梁河与宋军展开遭遇战（今北京西直门外,又称高梁水,郦道元《水经注》上记载过此河,乃古代永定河水系中的一个小分支,源于今日北京紫竹院湖,当时称平地泉）.宋军迎击,打得耶律沙一部不敌,苍惶退走.就在如此危急时刻,新出炉的北院大王耶律休哥率所部赶到战场.由于他所带人马不多,时值傍晚时分,耶律休哥下令其属下骑兵、步兵人持双火炬,边行军挥舞手中的火炬,"宋师不测其多寡,有惧色."很快,耶律休哥就与紧后赶来的辽朝南院大王耶律斜轸会师,一左一右,两翼包抄,向宋军奔杀过来.夜色中作战,辽军精骑手中钢刀飞舞,火炬乱飞,已经困怠多日的宋军早在心理上输了一截,交手没多久,阵脚已经松动.同时,幽州城内的辽朝兵马乘城举火,大声宣威,声震天地,守将韩德让等人也四开城门,列阵鸣鼓,大有里应外合,夹击宋军之势.
宋军心怯,辽军势猛,南北西院大王奋勇当先,先前败走的耶律沙重整兵马又返战场.耶律休哥身受三处伤创仍旧纵马驰杀,不一会,宋军不支,崩溃四散.大败之下,宋太宗本人也身中流矢,狼狈得乘驴车狂逃,仅以身免.此次高梁河大战,宋兵被斩首的就有一万多,辽军"匹敌兵仗、符印、粮馈、货币不可胜计."据宋人笔记《黙记》所记,"（宋）太宗自燕京城下军溃,北虏（辽军）追之,仅得脱.凡行在服御宝器尽为所夺,从人宫嫔尽陷没.（太宗）股上中两箭,岁岁必发.其弃天下（日后死亡）竟以箭疮发云".可见,宋太宗此役大腿上两处入骨箭伤,成为他日后病死的主要原因.
惊惶加郁闷,宋太宗郁郁汴京,由于北征辽朝大败,平灭北汉的封赏也压下不提,军将多有怨言.宋太祖的儿子武功郡王赵德昭入宫见叔皇,请示朝廷行太原之赏.本来宋太宗心就烦,看见这个侄子,更烦.征辽期间,宋军曾有一次夜间惊扰,大乱之中找不着宋太宗所在,不少军将就想拥赵德昭为帝（此举非有谋反之意,大军入敌境,忽然失去身为主师的皇帝,大家不得不惊）.不久,宋太宗现身,慰抚惊扰的军将.知道军中人曾有扶立侄子为帝的意思,宋太宗很不高兴.此时,不当不正,赵德昭又入宫进谏,宋太宗脸蛋子一沉,说:"等你自己做了皇帝,再行封赏不迟!"听叔皇如此说,赵德昭惶恐至极,忙辞殿还归自己的王府.入门后,小伙子问左右侍从:"你们手头有刀吗?"左右从人回报说王府中不敢带刀.赵德昭再不说话,闯入厨房,从里面把门闩紧,操起一把割切菜果的刀就抹了脖子,自刎而死.赵光义听说侄子自杀,"惊悔",抱尸大哭,估计也是演戏.小伙子如果不死,以后还真拿他不太好办.