此时，辽国南京是南京留守秦晋国王耶律淳（天祚帝晋封）驻守，以及南院宰相张琳、李处温主持防御，统兵将领则是南京都统萧干、辽兴军节度使耶律大石。为了安定南京人心，坚持抵抗，张琳、李处温、萧干、耶律大石等经过商议后，于保大二年（1122年）四月拥立耶律淳即位，尊号天锡皇帝，承袭辽国皇统，把从鸳鸯泊逃到青冢泺（今内蒙古呼和浩特南）的天祚帝抛在一边，降为湘阴王。耶律淳任命耶律大石为南京内外军队统帅，加封太师，负责守卫析津府。
之后，耶律大石率军于六月间在白沟河击败童贯率领的宋朝大军，击破了宋徽宗"复燕云故地"的企图，而天锡皇帝耶律淳则在大战后的一个月病逝，析津府残存辽国朝廷由耶律淳之妻萧德妃主持。萧德妃遥立尚在天祚帝身边的天祚帝第五子秦王耶律定为新帝，自称皇太后，临朝称制，控制燕京大权。宋朝想趁耶律淳去世、燕京局势不稳而再次进攻燕京，于是在七月间出兵燕京，一度偷袭得手、攻入城中，但又被萧干和耶律大石等在巷战中击败，狼狈逃窜回雄州，一路伏尸百余里。
虽然两次击败宋军，但是南京析津府的辽军也损失过半，元气大伤。宋宣和四年、辽保大二年、建福元年、金天辅六年（1122年）十一月，趁辽金大战两败俱伤之际，金太祖亲自率金军分两路进攻，破居庸关天险，直逼辽南京而来。城内的萧德妃自感不能抵御金军，无计可施之下只得和耶律大石、萧干等人率部弃城出逃，南京城内以左企弓、虞仲文等汉臣为首的残余辽臣在金军抵达之时主动打开城门向金军投降，金军不发一矢就攻取辽南京析津府。
弃守南京后，萧德妃、耶律大石、萧干等为去往何处发生激烈争执，最后萧干率奚、渤海联军独自前往奚王府，自立为帝，半年后败亡于金军。而耶律大石则带着萧德妃前往青冢泺，投奔躲藏在此的天祚帝。
天祚帝因耶律淳称帝一事迁怒于萧德妃，将其在青冢泺大营诛杀，又责问耶律大石为何要私自立耶律淳为帝。耶律大石不慌不忙回答说："陛下以全国之势，不能一拒敌，而弃国远遁，使黎民涂炭。即立十淳，皆太祖子孙，岂不胜乞命於他人耶？"既平息了天祚帝怒火，又将自己拥立新帝的行为解释为合法。天祚帝闻言张口结舌，不能反驳，叹息很久后赐给耶律大石酒食补给，赦免了他带回来的其他燕京军士，授予耶律大石都统之职。此后耶律大石在天祚帝处率军作战、护卫天祚帝。
