由于被消灭北汉的胜利所鼓舞，赵光义做出了一个大胆的决定，命令全军击败北上，夺回幽云十六州地区。这个命令下达以后，文臣武将都强烈反对，但没有什么作用。在消灭北汉之前，赵光义曾经答应赏赐奋力作战的官兵们。结果现在变卦了，要拿下幽州城以后，再赏赐官兵们。结果，被北伐的途中，部队里已经是怨声载道。其实，这次北伐存在很多的问题，这些问题总爆发之后，注定了宋朝军队的失败。由于需要翻越连绵起伏的太行山，宋朝军队抵达幽云地区的时候，官兵们已经十分疲惫。那些懂军事的将领们，也感觉这仗根本就打不了。
宋朝军队从山西地区翻越了重重山脉，才抵达了幽云地区，为了翻山，根本就没有携带多少攻城器械。由于宋朝军队的气势很大，幽云地区的一些辽国汉族将领先后投降，这更加刺激了赵光义。30多万宋朝军队抵达幽州城下，发现无法攻城。幽州城的守将韩德让命令部队砍伐了幽州附近的树木，宋朝军队抵达幽州以后，发现根本没有制作攻城器械的原料。宋朝军队先后使用了地道战、心理战等战术，都被韩德让一一化解。在这段时间里，辽国先后派遣了两路援军，由于兵力不足，被宋朝军队先后击败。可是幽州城纹丝不动，宋朝军队没有任何办法。就在赵光义进退为难的时候，辽国增援大军抵达。
辽国名将耶律休哥率领援军抵达，为了鼓舞士气，赵光义亲自率军迎战。耶律休哥打仗非常的精明，自己的军队数量明显不如宋军，如果拼消耗肯定吃亏。耶律休哥发现了皇帝专用的黄罗伞盖，知道是宋朝皇帝亲自出战了。耶律休哥命令主力骑兵不要理会两翼的宋朝军队，直接冲击赵光义所在的中军。在辽国军队的冲击下，本来就久战疲惫、士气低落的宋朝军队溃散，连赵光义本人也中箭落马。皇帝是整个军队的核心，随着赵光义的落马，宋朝军队的精神支柱垮塌。此时，宋军大营周围的两路辽国军队和幽州城内的韩德让，趁机联合夹攻宋朝大军。结果，宋朝军队大溃败，战局已经无法挽回。
