四、战役过程
六月十三日，宋太宗赵光义自镇州出发，督军北上。一路势如破竹，辽国官吏望风而投，易州、涿州相继归降。
仅仅十天，宋军主力便到达幽州城下。辽渤海酋长大鸾河率部来降，受封渤海都指挥使。
得知宋军入境消息，辽国朝廷派出数路援军。领军辽将耶律斜轸见宋军兵锋正盛，引兵退守得胜口（今河北昌平），耶律沙撤至清河北（今北京清河镇附近），互为犄角，声援幽州。
赵光义看到耶律斜轸、耶律沙退守，认为他们胆小怯懦，只敢据险自保，便派出少量兵力进行监视，另下令主力，彻底包围幽州城。战斗中，原在城外驻守的耶律学古等部冲入城内，并带来辽国派出数路援军的消息，以安定城内动荡的军心、民心。
二十三日，宋军围城三匝，隔绝城内外联系。二十五日，宋太宗赵光义分遣诸将，定国节度使宋偓负责南面；河阳节度使崔彦进负责北面；彰信节度使刘遇负责东面；定武节度使孟玄喆负责西面，不分昼夜，四面攻城。命令宣徽南院使潘美为知幽州行府事，为攻破城池之后，接管幽州作准备。命令桂州观察使曹翰、洮州观察使米信率军屯驻城外东南角“以备非常”，即作为预备队。
随着宋军攻势猛烈，更多的辽国燕京州县官员，如契丹铁林都指挥使李扎庐存、建雄节度使刘延素、辽知蓟州刘守思等纷纷来降。
宋军在赵光义的亲自督战下，不惜伤亡，连日攻城，挖地道，穿越城垣，乘夜登城偷袭，甚至屯驻城东南角“以备非常”的曹翰部，都被赵光义投入了攻城之战。城内辽军虽在韩德让、耶律斜古等的指挥下，昼夜抵抗，未让宋军破城而入，但因兵员不足，人心浮动，汉人百姓颇怀二心，形势十分危急，连辽军将士亦有翻城出降者。因此，幽州外围的辽军加强了对攻城宋军的骚扰行动，以减缓城内守军压力。
幽州拉锯战十分激烈，可半月之久，宋军依然没有战果，身后虽有皇帝督战，疲惫劳顿之势已经显现，粮草也因为运输线过长，开始出现了紧缺。
辽景宗收到幽州危急的消息时，正避暑游猎在外，闻讯赶回“牙帐”商议对策。由于宋军在统一大业中，连灭南方割据政权与北汉，辽国援救北汉的部队也遭受重创，所以有部分人主张放弃幽州，收缩兵力，防守燕山上的松亭关、古北口等关隘。但幽州乃辽国南部重镇，一旦失去，整个燕云地区必将不保。掌管皇族事务的惕隐耶律休哥自请统兵十万，援救幽州，不成功，再“退处未晚”，得到了辽景宗、萧皇后的首肯。只是亦牧亦兵的契丹人，分散多处，仓促之间，聚集十万兵马并非易事，加上辽廷对能否击败宋军，仍存疑虑，首先考虑的是，调拨兵马，守卫幽州以北关隘，以防宋军打下幽州后，长驱直入，加之前期作战的惨重损失，辽国兵力有些捉襟见肘，所以只是将五院军的五千精骑调拨给耶律休哥。
七月初，耶律休哥率领五千援军，沿着幽州城西的西山小路南下，出现于宋军主力身后。因为兵力不过五千，耶律休哥也不敢直接攻击宋军，他命令士卒，白昼每人手持两面战旗，夜里每骑高举两把火炬，虚张声势，显示辽军大举来援，以迷惑宋军，动摇其攻城意志。宋人笔记有云：耶律休哥军“乃骑持一帜，由夜间邀我归路，周环往来，昼夜不绝。太宗疑救兵大至，宵归定州”。只是不知道耶律休哥的援军所持旗帜上，是否书写着：皇国兴废在此一举，全体将士奋发努力？！
