公元979年，赵光义在高梁河被辽军战败，全军溃逃。赵光义在脱身逃走过程中，大腿上中了二箭，此后箭伤每年都要复发。至道元年（995年），赵光义三子寿王赵元侃被立为皇太子，改名赵恒。赵光义册立太子，大赦天下，京师之人见到太子都欢呼，赵光义却闻而不悦。后在寇凖的劝解下心情才好转。至道三年（997年）农历三月，赵光义崩于东京宫中之万岁殿，年五十九岁，在位二十二年。皇太子赵恒登基为帝，是为宋真宗。
赵光义即位后，继续进行统一事业，鼓励垦荒，发展农业生产，扩大科举取士规模，编纂大型类书，设考课院、审官院，加强对官员的考察与选拔，进一步限制节度使权力，力图改变武人当政的局面，确立文官政治。这些措施顺应了历史潮流，为宋朝的稳定做出了重要贡献。赵光义在太平兴国年间下诏，组织人员修成：《太平御览》、《太平广记》。赵光义开创升平诗歌之后，在宋代皇族和大臣中得到积极的响应，形成了宋代诗歌的重要特征之一。赵光义本人喜好诗赋，政府也因此特别重视文化事业，宋朝重教之风因而展开。赵光义喜好书法，善长草、隶、行、篆、八分、飞白六种字体，尤其善书飞白体，宋朝的货币淳化元宝也是赵光义亲自题写的。太平兴国五年（980年），赵光义敕令内侍张廷训主持重修五台山上的真容、华严、寿宁、兴国、竹林、金阁、法华、秘密、灵境、大贤等10所佛寺，并铸造金铜文殊像，安置于真容院。同年，赵光义诏令峨嵋山白水寺高僧茂真重建集云、卧云、归云、黑水、白水诸寺，又铸造普贤菩萨铜像一尊，重达62吨，供奉于白水寺，也就是现在的万年寺。
