北汉主刘继元投降宋廷之宋后，赵光义便命令中使康仁宝监督着刘继元，催促他收拾行装，召齐刘家全族，限期离开太原，赶赴汴梁。刘继元除了带着自己的家眷随行之外，其余的宫女，全部献给了赵光义。赵光义把她们分别赏赐给了立功将士，依然令康仁宝押着刘继元等，南下京城。
赵光义随即命令毁掉太原旧城，改名为平晋县，以榆次县为并州，派人逼迁太原百姓去居住。接着放火焚太原的房屋，太原百姓只得搬迁。
北汉平定，但是北边还有辽国虎视眈眈。赵光义于是从太原出发，想乘胜讨伐辽国，夺取幽、蓟等州。潘美等人都认为将士疲惫，粮饷也不多，不利北伐。只有总侍卫崔翰说道：“所当乘者，势也；不可失者，时也。乘此破竹之势，很容易取胜。”
赵光义听了，很是高兴，当即下令枢密使曹彬调发各地屯兵。当时宋军诸将比赵光义冷静得多，他们以大军云集，粮储不及劝谏。赵光义却拒绝他们的建议，下诏发京东、河北诸州军储，限期转运至镇州北面行营以备供应。
当时扈从六军，有一些没按时到达指定地点集结的，赵光义大怒，要按军法处置，被臣下谏阻。而当时的辽国对燕地的防守其实早有部署。韩侼、耶律善布、耶律沙等人奉命救援北汉时，已命数员大将率兵戍守燕地。辽国在幽州常驻的汉兵，有一万八千余骑。如果辽国大举南侵，一般调集东京、中京诸路兵，兵力可达二十余万。
赵光义率军到达东易州的时候，辽国刺史刘宇献城投降。赵光义留下一千多士卒协助防守，率军接着攻入涿州。辽国判官刘原德也举城投降，宋军于是又乘胜到了幽州城南，驻扎在宝光寺。
当时辽南京守将为权知南京留守事韩德让以及权知南京马步军都指挥使耶律学古。另有辽北院大王耶律奚底与统军使萧讨古等军在城北屯扎。
辽将耶律奚底率着辽兵，从城北来攻宋军。宋军杀了过去，勇不可当，辽兵大败而逃。赵光义于是命令宋偓、崔彦进、刘遇、孟玄喆四将，各自率领本部人马，四面攻打。同时他又分兵，去攻取附近的城池。蓟州、顺州相继投降，但是幽州却没有被攻克。
辽国守将耶律学古设法固守，宋军没有进展。赵光义于是亲自督战，日夜猛攻，城中倒也有些害怕。正在此时，有探卒向赵光义禀告，辽国宰相相耶律沙率军来救幽州，前锋已经到了高梁河。赵光义听了，便说道：“敌人的援军已到了高梁河？我军不如前去迎战，杀败了援军，再返回来夺取此城不迟。”说完，就下令拔营向高梁河进发。
宋军快要到河边的时候，果然看见辽兵渡河而来，差不多有数万人马。宋军将士都跃马出阵，手握兵器，杀了过去。耶律沙也不退缩，指挥辽军抵拒。顿时两边金鼓齐鸣，旌旗飞舞，直杀得天昏地暗，鬼哭神号。
约莫过了两三个时辰，辽兵伤亡很多，渐渐地不能支持，于是向后退去。赵光义见辽兵要退，立即手挥令旗，驱军追赶。正走之际，突然听得数声炮响，辽军左右两翼杀了出来。左翼是辽将耶律斜轸，右翼是辽将耶律休哥。
耶律斜轸字韩隐，是于越耶律曷鲁之孙。耶律斜轸聪明机敏，但是不善治理生计。枢密使萧思温向朝廷荐举耶律斜轸，说他有治理国家的才干，辽景宗耶律贤说道：“这我也知道，只是他放荡不羁，怎么会屈身接受控制呢？”萧思温回答道：“他外表上显得放浪，其器量才干却不可限量。”
于是辽景宗召见耶律斜轸，询问他军国大政。耶律斜轸的回答切中事理，由此深得辽景宗器重。辽景宗于是把皇后萧绰的侄女萧氏嫁给他为妻，命他节制西南面诸军。后来，又命他援助北汉，改任南院大王，任西南面招讨使。保宁八年六月，改任北院大王。
北宋再度进攻北汉的时候，耶律斜轸跟随耶律沙在白马岭遭遇宋军，耶律沙作战失利；耶律斜轸率军出击，命令属下万箭齐发，宋军慑于声威，丧失胆气而退。
耶律休哥也是辽国名将，智勇双全。他的部下都是精锐之士，无不以一当十，以十当百。此时宋军已经打得疲乏不堪，怎抵挡得住这两支劲卒横冲过来，顿时纷纷散乱。耶律休哥趁这这个机会，冲入中宋军阵里，来取赵光义。赵光义吓得面无人色，急忙命诸将护驾。可此时诸将各自正和辽将对战，一时不能顾到他。急得赵光义不知所措，幸亏辅超舞着钢刀，呼延赞挥着铁鞭，在左右保护。在他们的拼杀下，护住赵光义逃到了涿州。