歷史背景
高梁河之戰北漢劉繼元已降，宋太宗還師至鎮州即轉兵北上。但是破太原尚未賞三軍，諸軍兵將多不願行，只是無人敢說。只有殿前都虞侯崔翰贊成乘勝北征，“所當乘者，勢也；不可失者，時也。乘此破竹之勢，取之甚易”。趙光義聽此言遂了他的意，很高興，當即下令樞密使曹彬調發各地屯兵。當時宋軍諸將，大多數比趙光義冷靜得多，他們以大軍雲集，糧儲不及為請。趙光義卻兵來將擋，下詔發京東、河北諸州軍儲，限期轉運至鎮州北面行營以備供應。當時扈從六軍，有沒有按時到達指定地點集結的，趙光義大怒，要按軍法處置，被臣下諫阻。
而當時遼對燕地的防守其實早有部署。三月，韓侼、耶律善布、耶律沙等救援北漢時，已命北院大王耶律奚底（又譯“希達”）、乙室（伊實）王撒合（薩哈）等，率兵戍守燕地，說明其早已考慮到宋軍可能的進攻了。遼在幽州經常屯駐的漢兵，有神武、控鶴、羽林、驍武等軍，共約一萬八千餘騎；又有其所屬將帥契丹、九女、奚、南北皮室當值舍利一千九百五十。若契丹大舉南侵，則一般調集東京（遼陽府）、中京（大定府）諸路兵，兵力可達二十餘萬。
戰役過程
宋朝開戰
高梁河之戰六月十三日，宋太宗趙光義自鎮州出發，十九日次金台屯，募民百人為嚮導，二十日至東易州（時宋遼各置一易州，西屬宋，東屬遼）之西，過拒馬河入遼境。遼易州刺史劉宇，涿州判官劉厚德相繼獻易州、涿州投降宋軍。宋軍推進很快。六月二十三日，趙光義大軍至幽州城南，駐蹕寶光寺。當時遼南京（宋稱幽州，遼為南京析津府所在）守將為權知南京留守事韓德讓以及權知南京馬步軍都指揮使耶律學古。另有遼北院大王耶律奚底與統軍使蕭討古等軍在城北屯紮。宋軍先鋒東西班指揮使傅潛、孔守正巡哨城北，在沙河遇到遼軍，馬上以先至的兵馬與之交戰，後軍不久到達，而後諸軍齊集，大敗奚底、討古及乙室王撒合軍，斬獲甚眾，生擒五百餘人。遼南院大王耶律斜軫（又譯“色珍”）屯兵得勝口（河北昌平天壽山西北），看宋軍銳氣正盛，不敢與之直接衝突，便趁著耶律奚底新敗，在得勝口用青幟偽作收容潰軍之狀以誘敵。趙光義得到探馬報告，便有輕敵之心，麾軍繼續攻擊，宋軍將士乘勝追擊，斬首千餘級。而斜軫抓住機會突然襲擊宋軍後方，宋軍敗退，與斜軫軍對峙於清沙河（北京城北二十里）北。遼南京城內守軍得此聲援，固守之志更加堅定。六月二十五日，宋軍看出耶律斜軫兵力不足，只是據險而守，僅能聲援幽州之敵，便只留一部兵力與之對峙，而用大軍圍攻幽州城。定國節度使宋偓與尚食使侯昭願，領兵萬餘攻城東南面；河陽節度使崔彥進與內供奉官江守鈞，率兵萬餘攻西北面；彰信節度使劉遇率軍攻東北面；定武節度使孟玄喆攻西南面。並以潘美知幽州行府事。耶律斜軫部將渤海帥達蘭罕率部降宋，趙光義以其為渤海都指揮使。自此，城外宋軍對守城遼軍多方招降，使城中人懷二心，後又有其鐵林都指揮使李扎盧存等率所部出降。原在城外的遼御盞郎君耶律學古入城增守，與韓德讓等共謀守御，安定反側，守軍才安下心來守城。
六月二十六日，趙光義由城南寶光寺至城北，親督眾將進兵，攻擊清沙河遼軍，大戰一日，殺敵甚眾，獲馬三百餘匹，遼軍稍卻，仍然憑藉險要堅守。三十日趙光義又督軍攻城，宋軍三百人乘夜登城，被耶律學古力戰所擒，後又發現並堵塞了宋軍挖的隧道，修守備待援兵。而當時，遼南京被圍，遠近震動，遼順州守將劉廷素、薊州守將劉守恩相繼率部降宋。
遼景宗耶律賢於六月三十日聞知南京被圍，耶律奚底、蕭討古、耶律斜軫等軍雖未大敗，卻不能進援，只能聲援，於是急遣南府宰相耶律沙率兵往救，其特里兗（官名）耶律休哥（又譯休格）自薦請纓，遼主便以休哥代替奚底，統帥五院軍之精銳馳赴前線。
遼軍反擊
宋軍圍攻幽州堅城不下，“將士多怠”，士氣低落。七月初六，耶律沙大軍至幽州，趙光義督諸路軍攻擊，兩軍戰於高梁河，耶律沙力戰不支而敗退。然而當時的宋軍連續近二十日不停地猛攻幽州城，士卒早已疲殆，故而雖然戰勝，從中午到傍晚只追了十餘里。令趙光義始料未及的是，耶律休哥率軍出其不意間道而來，人人手持火炬直衝，宋軍不知其多寡，未等接戰心裡已經發怵，故不敢接戰，欲據高梁河為抵禦之計。耶律休哥先收容耶律沙敗軍，使之回去再戰，與宋軍相持，然後與耶律斜軫各自統帥精銳騎兵，從耶律沙的左右翼挺進，乘夜夾攻宋軍，實行兩翼包圍鉗擊之勢。戰鬥激烈非常，耶律休哥身先士卒，身被三創猶力戰。城中耶律學古聞援軍已至，也開門列陣，四面鳴鼓，城中居民大呼，響聲震天動地。耶律休哥繼續率部猛攻，這時宋軍才發覺已被包圍，又無法抵抗遼軍的猛攻，只能紛紛後退。耶律沙從後面追擊，而休哥與斜軫兩軍也對宋軍實行超越追擊。宋軍大敗，死者萬餘人，連夜南退，爭道奔走，潰不成軍，趙光義與諸將走散，諸將也找不到各自的部下軍士。趙光義的近臣見形勢危急，慌忙之中找了一輛驢車請趙光義乘坐，急速南逃。耶律休哥時已受重傷，昏死過去，不能騎馬，左右用輕車載著他，代他發號施令，繼續追擊。一直追到涿州城下，獲得兵器、符印、糧草、貨幣不可勝計。
宋軍撤退
趙光義於七月初七日天明之後，已先到達涿州城外，當時宋軍的敗兵還沒到。他又繞過涿州城，直奔金台屯，見諸軍尚未到達，才敢停住“車駕”觀望。初九日，趙光義見諸軍仍然未到，便使人往探，這才知道諸軍仍在據守涿州，而且有策劃立太祖子武功郡王德昭的事，於是急命崔翰往傳詔命班師。趙光義為防備契丹乘勝南侵，命殿前都虞侯崔翰與定武節度使孟玄喆屯兵定州，河陽節度使崔彥進屯關南，雲州觀察使劉廷翰為都鈐轄與彰德節度使李漢瓊屯鎮州，以上諸軍都由劉廷翰指揮並得便宜行事。本來這樣就可以了，可趙光義偏偏又授諸將陣圖，命令他們，如果契丹來犯，必須入圖布陣，交代完之後，他才自金台屯南返，七月二十八日還至東京。
戰役結果
八月初二，趙光義行從征失律之罰，貶西京留守石守信為崇信軍節度使，彰信軍節度使劉遇為宿州觀察使。同時因為北征不利，連平太原之賞也免了。當時很多人認為這樣不行，皇子（趙匡胤之子，當時亦稱“皇子”而不稱“皇侄”）武功郡王趙德昭就上諫道：“當先行太原之賞，再行幽州失律之罰。”宋太宗當時大怒，想起諸將在找不到自己時曾有意立他為帝，說：“待汝自為天子，賞未晚也！”德昭被逼無以自明，退回私舍之後拔劍自刎。遼軍既勝，亦行賞罰。以權知南京留守事韓德讓，權南京馬步軍都指揮使耶律學古，知三司事劉弘，能安人心衛城池，並賜詔褒獎。以前白馬嶺之敗責耶律沙，又以此次擊敗宋軍之功相抵。耶律奚底遇敵而退，以劍背擊之。乙室王撒合雖臨陣退卻，但部伍不亂，得到寬宥。冀王耶律敵烈（或譯“迪里”、“塔爾”）戰死白馬嶺，其麾下先逃遁者皆斬，都監以下杖背。然後聚宴諸將士，分別給予賞賜。
歷史評價
高梁河之戰趙光義被攻克太原的勝利沖昏了頭腦，對遼軍的實力及其擁有大量騎兵的情況估計不足，在部隊疲睏交加的形勢下，倉促出兵，企圖以突然的行動、優勢的兵力數量，一舉襲取幽州地區。這種輕率魯莽、僥倖取勝的投機舉動，最後遭到失敗乃是情理中事。
從作戰指導上看，宋軍移師幽州，僅是一個方向的進攻，既未從幽州北面出兵配合，牽制遼軍，又未控制一定的預備兵力。一開始便將主要兵力投入戰鬥，企圖速戰速決，一舉成功，以致一遇挫折，便無力挽救。其次是對幽州城的防禦力量估計不足。幽州是遼的戰略要地，遼必以重兵守城。宋軍遠程急進，無攻堅準備，以致頓兵堅城，陷入師老兵疲的困境。
最後是缺乏打援部署。幽州既為遼戰略要地，在受到圍攻時，遼兵必以重兵增援。但趙光義心高氣傲，未作任何阻援部署，只顧傾全力攻城，致為遼援軍拊擊，導致全軍潰敗。反觀遼軍，雖在宋軍突襲初期遭到一些挫折，但能採取一些有效措施，固守待援，為調集援兵贏得了時間。在援兵到達後，又成功地運用兩翼包圍的戰法，發揮騎兵的長處，乘耶律沙拖住宋軍並使宋軍遭到一定程度削弱時，突然投入戰鬥，終於扭轉戰局，取得了解圍幽州，大挫宋軍的勝利。
高粱河一役作為遼宋關係的重要轉折點直接造成了日後的宋連戰連敗，到澶淵之盟，至此宋對遼已然完全處於下風，並直接對其經濟造成極大的影響。遼成為一個威壓北宋，雄踞中國北方的龐大帝國一直到被金所取代。高粱河一戰影響深遠。
