宋朝开战
5月20日，宋军从太原分路东进，越过太行山，29日抵达镇州(河北正定)，进入河北平原。6月7日，赵光义将京东、河北诸州的武器装备和粮食运往前线。
6月13日，宋太宗赵光义从镇州出发。19日，他在金台屯招募了100人作为指导。20日，他抵达东易州（宋辽各置一易州，西属宋，东属辽）西部，拒绝马河进入辽。涿州判官刘厚德先后献易州、涿州投降宋军。 宋军进展迅速。6月23日，赵光义大军前往幽州市南，驻扎在宝光寺。当时，辽南京(宋称幽州，辽为南京析津府所在)守将为权知南京留守事韩德让和权知南京马步军指挥使耶律学古。辽北院大王耶律奚底、统军使萧讨古等军队在城北屯扎。宋军先锋东西班指挥使傅潜、孔守正在城北巡逻。他们在沙河遇到辽军，立即与先来的军队和马匹作战。后来，军队很快就到达了。后来，军队齐聚一堂，打败了奚底、讨古和B王撒合军。他们赢得了很多，活捉了500多人。辽南医院大王耶律斜云(又翻译“色珍”)屯兵获胜口(河北昌平天寿山西北)。看到宋军精力充沛，不敢直接与之冲突，他利用耶律奚底的新败，在获胜口用青旗伪作收容溃军，以引诱敌人。赵光义得到探马报告，便有轻敌之心，指挥军继续攻击，宋军将士乘胜追击，斩首千余级。而斜云抓住机会突然袭击宋军后方，宋军败退，与斜云军对峙在清沙河(北京城北20里)北部。辽南京的守军得到了这样的支持，他们的坚持志向更加坚定。 6月25日，宋军看到耶律斜镇兵力不足，只是按险守卫。他只能支持幽州的敌人，所以他只留下一支军队与他对峙，用军队围攻幽州城。定国节使宋伟和尚食使侯昭愿带领1万多名士兵攻城东南；河阳节使崔彦金和内供奉官江守军，带领1万多名士兵攻打西北；突信节使刘辉率领军队攻打东北；定武节使孟玄哲攻打西南。并以潘美知幽州行府事。耶律斜云部将渤海帅达兰罕率部降宋，赵光义以此为渤海指挥使。此后，城外宋军多方向守城辽军招降，使城中人怀二心，后来又有其铁林指挥使李扎卢存等率出降。原本在城外的辽御盏郎君耶律学古入城增守，与韩德让等共谋守卫，安定反侧，守军才安下心来守城。
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6月26日，从城南宝光寺到城北，赵光义亲督众将进兵攻击清沙河辽军。战争一天，他杀死了许多敌人，赢得了300多匹马。辽军稍有失败，但他们仍然依靠危险坚持下去。30日，赵光义督军攻城，宋军300人乘夜登城，被耶律学古力战俘虏。后来，他发现并堵塞了宋军挖掘的隧道，修复和准备援助士兵。当时辽南京被包围，远近震动，辽顺州守将刘廷素、冀州守将刘守恩率先降宋。
辽景宗耶律贤于6月30日闻知南京被包围。虽然耶律奚底、萧讨古、耶律斜云等军队没有大败，但他们无法获得援助，只能获得援助。因此，他们被迫派往南府首相耶律沙，带领士兵前往救援。他的特里兖(官名)耶律休哥(又译休格)自我推荐。辽主用休哥代替奚底，指挥五院军精英奔赴前线。
辽军反击
宋军围攻幽州坚城，“士兵多怠”，士气低落。
7月初六，耶律沙大军前往幽州，赵光义督诸路军进攻，两军在高梁河作战，耶律沙战败。然而，宋军连续近20天猛攻幽州城，士卒早已疲惫不堪，因此尽管战胜，从中午到晚上只追了十几里。令赵光义惊讶的是，耶律休哥带领军队出其不意地来了。每个人都拿着火炬直冲。宋军不知道他有多少。他在接手战争之前很害怕，所以他不敢接手战争。他想以高梁河为抵抗之计。耶律休哥首先接受耶律沙的败军，让它回去战斗，与宋军相持，然后与耶律斜云指挥精锐骑兵，从耶律沙左右翼前进，夜间攻击宋军，实施两翼包围钳。非常激烈的战斗，耶律休哥身先士卒，身被三创犹力战。耶律学古闻援军已到城中，也开门列阵，四面鸣鼓，城中居民大喊大叫，声音震天动地。耶律休哥继续率部猛攻，这时宋军才发现自己被包围了，又无法抵抗辽军的猛攻，只能陆续后退。耶律沙从后面追击，休哥和斜云也超越了对宋军的追击。宋军大败，死者万余人，连夜南退，争道奔跑，溃不成军，赵光义与诸将分手，诸将也找不到各自的下属。赵光义的近臣看到形势危急，赶紧找了一辆驴车请赵光义乘坐，迅速南逃。耶律休哥受了重伤，晕倒了，不能骑马，左右用轻车载着他，代表他发号施令，继续追击。一直追到涿州城下，获得武器、符印、粮草、货币不可胜计。
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宋军撤退
7月7日黎明后，赵光义先到达涿州城外。当时，宋军的失败还没有到来。他绕过涿州城，直奔金台屯。当他看到军队还没有到达时，他敢于停下来“开车”观望。第九天，赵光义看到军队还没有到达，就让人们去探望。直到那时，他才知道军队仍在守卫涿州，并计划立太祖子武功县王德昭，所以他急于命令崔翰传达命令班主任。
赵光义为了防止契丹乘胜南侵，命殿前的余侯崔翰和定武节使孟玄哲驻扎在定州，河阳节使崔彦进驻关南。云州观察使刘廷翰成为首都和张德节使李汉琼屯镇州。上述军队由刘廷翰指挥，行事便宜。本来这样就可以了，但是赵光义又授予了将军阵图，命令他们，如果契丹来犯，一定要入图布阵。解释完后，他从金台屯南回，7月28日回东京。
辽军是如何赢得高梁河之战的？