楊業退了下去，趙光義開始謀劃攻取燕云十六州了。也許是被勝利沖昏了頭腦，也或許是白馬嶺一役，使他錯誤以為遼軍不過如此，遼國已開始走下坡路。他急切地要向世人證明自己和太祖一樣也是軍事天才，他仿佛看到了天下萬民頌揚他收復燕云十六州的豐功偉績，此刻不禁有些飄飄然。
天平興國四年五月，宋軍從太原分路東進，翻越了太行山，抵達了鎮州。
此時宋軍軍心皆不愿戰，因旬月來，大軍精力消耗巨大，此時尚未恢復士氣。但大宋官家一言九鼎，誰敢反對？
諸將中有人建言：“兵馬未動，糧草先行，官家此時我們大軍糧草匱乏，是不是等到大軍準備充足再行收復？”
趙光義一意孤行：“朕已下旨詔發京東、河北諸州軍儲，限期轉運至鎮州北面行營以備供應，爾等不必多言！”
聲色俱厲下，諸將只好諾諾不敢多言。
其實，遼國這邊早有防備。早在耶律沙救援北漢時，遼景宗耶律賢已增派北院大王耶律奚底、大將蕭討古等戍守燕地。而遼國在幽州經常屯駐的漢兵，有神武、控鶴、羽林、驍武等軍約一萬八千余騎，此皆為清一色重裝騎兵，在平原上所向披靡，戰斗力極強。騎兵對于步兵有天然的優勢，騎兵沖擊力強，一旦對步兵做沖鋒狀，步兵先是膽怯不說，騎兵的刀劈矛刺都能對步兵產生相當大的傷害，而步兵則如篩子，被捅的一個個窟窿。
天平興國四年六月，自京東、河北諸州的武器裝備和糧秣運到前線后，趙光義頒旨：“即刻進軍！”大軍自鎮州至東易州然后過了拒馬河算是到了遼境。
前面便是易州和涿州了，此時易州刺史劉宇和涿州刺史劉厚德見宋軍兵鋒正盛，擔心自己性命不保，便獻出易州和涿州投降了宋朝。
趙光義洋洋得意：“諸愛卿，看我等未傷毫發便輕取兩州，試問此次進攻是對是錯啊？”
諸將和道：“自然屬官家英明，我等皆愚不可及，愿此次攻取能竟全功，還我華夏之大一統。”
軍中也是士氣高漲，皆呼官家福壽無疆，定能一舉攻取燕云十六州。
宋軍很快到了幽州（今北京，遼稱南京）城下，正面對抗開始了。
這邊廂宋軍正處于盲目自信時，遼國已進行了精心部署。
此時的遼國正蒸蒸日上，隨后幾十年是鼎峰時期。而鼎峰來臨前，必然是走上坡路的。遼南京留守事韓德讓和權知南京馬步軍都指揮使耶律學古守著南京，另外遼北院大王耶律奚底和蕭討古在城北駐扎。
本來宋軍兵鋒所至，遼軍開始潰不成軍，耶律奚底和蕭討古皆吃了敗仗。后宋軍直接圍困幽州，仿著攻打太原架勢圍困幽州，但幽州守將戰意昂揚，據城而守，不曾放松一刻，所以幽州一時半會還真打不下來。
后來遼帝耶律賢遣南府宰相耶律沙率五院軍馬馳援幽州。宋軍和遼軍在高梁河對戰。趙光義此時才意識到孤軍深入的危險，很快被多路兵馬圍困，死者萬余人，大軍紛紛難逃，遼軍則勢如破竹一般追擊宋軍。趙光義乘驢車逃到金臺屯，此時他卻聽到了令自己很不爽的消息。
原來宋軍急忙逃亡后據涿州而守，而失去了和官家的聯系，以為官家已歿，便匆忙中想立趙德昭為新君。