攻打幽州城的战役开始了。
太宗皇帝下令先把幽州城团团包围，然后把大军分成四个部分，定国军节度使宋渥率军攻打城南，河阳节度使崔彦进率军攻打城北，彰信节度使刘遇率军攻打城东，定牙节节度使孟元喆率军攻打城西。太宗同时下令任命宣徽南院使潘美知幽州行府事。
接着便是对幽州城展开了心理战，宋太宗命宋军在城外大喊：“幽州城里的士兵听着，我们大宋皇帝已亲率几十万大军把幽州团团包围，你们已插翅难逃了，你们赶快投降吧！如果马上放下武器，我们皇帝历来仁慈，肯定会放你们一条生路的！如果你们不投降，那么我们就会攻打城池了，城破之日，就是玉石俱焚之时！”
辽幽州权留守（代理留守长官）韩德让站在幽州城头，看见宋军的气势，听见宋军的喊声，心中不免胆战心惊，他慌忙命令守将刘弘率军立即登上幽州城墙，加紧防护，防止宋军攻城。可是宋军的招降气势很大，把守幽州城的士兵本来大多数都是汉人，他们早有投降之心，现在宋军来了，就是他们解放的时候到了，恰在这时，迪里都指挥使李扎勒灿率军出城投降，韩德让看后心中更加害怕。
辽御盏郎君（皇家饮用器具管理官）耶律学古得知幽州被围，马上率领本部人马紧急救援幽州，等他到达幽州后，准备率军冲锋杀入幽州，可是这怎么可能！面对幽州这十几万团团包围的大军，耶律学古怎么冲也冲不进去！这下可急坏了耶律学古，怎么办呢！夜幕降临了，耶律学古望着城墙苦思冥想，他终于觉悟了！他趁宋军不备，趁夜挖了一条秘密地道直通幽州城里，这下他的军队终于进入幽州城中了。韩德让看到耶律学古到来，就像久旱的禾苗遇到甘霖－股，他上去－把就抓住耶律学古的手嘴里不停的叨叨着：“救兵总算到了！救兵总算到了！”
耶律学古来到幽州城里，慌忙帮助韩德让整修器械，安定军心，杀了－些要投降的将士，又在薄弱防守地段加派兵力，幽州城的士气重新高昂起来！
入夜，宋军有300多人趁着夜幕掩盖，摸黑攀登幽州城墙，可是等宋军爬到城墙一半，城头突然火把四起，亮如白昼，辽军在有准备了，他们砍死宋兵，推倒云梯，切断绳索，宋军的偷袭失败了！幽州城的防御更加坚固了，他们坚守城池等侍援军到来！
辽景帝耶律贤才得知被北宋王朝军队包围的消息，命令宰相（南府宰相）耶律沙前往救援，然后派遣使者责问萧托古等说：“你们没有加强巡逻，使用军队没有法度，以致现在战败，怎么可以担任国家的将领！”特里衮（皇族事务部部长）耶律休格知道事情紧急，请求允许自己前往救援，于是耶律贤让耶律休格代替耶律希达，率领五院军马，10万人马开赴幽州。耶律休哥被在辽国被称为是“第一战神”，耶侓休哥字逊宁，耶侓释鲁之孙，东丹王耶律倍、耶侓德光族兄弟，其父乃是南院夷离堇（军事将领）耶律绾思。耶律休哥“少有公辅器”，他早年随北府宰相萧幹佂讨乌古、室韦二部，积功升至惕隐，辽景宗保宁五年（公元973年），耶律休哥率兵讨伐党项部落又立战功，耶律休哥最后官至于越，于越此官非有大功不授，在宋朝就是宰相，但地位又比宰相高，整个辽代，只有三个人获得过这个官职——耶律阿保机、耶律屋质、耶律休哥。在辽国如果有小孩哭啼不止，大人就喊“于越来了！”小孩登时就不哭了！
且说宋军在赵光义的督促下抓紧时间进攻幽州，幽州眼看着就要守不住了，辽军的建雄军节度使刘延素，蓟州知州刘守恩又阵前低戈投降北宋了。太宗赵光义看形势大好，决定挖地道攻取城池，士兵们挖掘地道时居然挖到螃蟹，曹翰对手下的将领说：“螃蟹，是水里面的东西，可是现在却出现在陆地，说明它失去了自己应该居住的地方。而且螃蟹有很多脚，象征敌人的援军即将到来。另外，蟹这个字，和‘解’这个字的读音相象，莫非是战争快要结束，我们即将退兵！”
且说耶律沙率领援军抵达高梁河（北京西直门外），高梁河就在幽州城外，幽州城已近在眼前，高梁河水流湍急，河床深浅不一，辽军有些士兵望着湍急的河水，吓得不敢过河：“此战决定幽州的存亡，大辽的国运，我们必须赶在宋军到达之前渡过诃去！我们必须血洗拒马河失败的耻辱！”耶律沙在后边大喊，辽军士兵听到命令只好渡河。而宋军在这时也赶到高梁河：“不要让辽军过了河，我们‘半渡而击之’此战生死攸关，将士给我冲！”这时只见听见皇帝赵光义大喊！”
宋军听到命令，个个奋勇直前，刀枪并举如一阵旋风－般向辽军冲去，耶律沙因为在拒马河曾遭宋军“半渡而击之”，结果几乎全军覆没，至今记忆犹新，他看宋军这次又“半渡而击之”，提起此事他半夜都能惊醒，因为要雪耻，所以他硬着头皮指挥着辽军接战，双方在高梁河大战四个时辰，只见高梁河两岸，血肉横飞，尸骨遍地，高梁河的河水都被染红了，杀着杀着，耶律沙渐渐不敌，天也快黑下来了，这边他就要下令撤兵，忽然听到数声号炮，原来是耶律休格率领军队从小道赶来，只见每个士兵手持两把火炬，宋军无法判断敌军人数，开始恐惧。耶律休格和耶律斜珍会合，从左右两翼奋击宋军，耶律休格身上受了三处伤，可是他越战越勇。耶律学古听到援军到来的消息，打开城门摆开阵形，四面擂鼓，居民大胜呐喊，声音震动天地，耶律休格乘机继续猛攻。宋军大败，赵光义也身中两箭，此两箭皆为耶律休哥所发。赵光义身受重伤，只好化装后乘坐驴车逃走（驴车是百姓的交通工具，不容易引起怀疑）。耶律休格伤势严重，不能骑马，只好追到涿州（河北省涿州市）停止，此战辽军缴获宋军的军事物资、政府符印、粮食、钱币不可胜数！