宋朝的东路军溃败消息传到萧太后那里，萧太后对耶律休哥大加赞赏，并封他为宋国的国王，行再生礼，耶律休哥也成为了辽国历史上唯一一个行再生礼的臣子。意思是只要他继续前进，可以成为辽国皇帝治下的宋朝属地国王。可见辽国上下，在经历了战争初期的慌乱后，迅速在心理上找回了优势。
宋朝折损了最精锐的东路军，宋太宗大惊失色，宋太宗合围幽州的战略意图再难实现，下令让另外两路人马赶紧撤退，保存最后的有生力量。中路宋军收到赵光义的诏令后，立刻召集部队开始有序撤退。此时辽国方面开始反扑，耶律斜轸统十万大军赶至安定西，与宋朝雄州知州贺令图相遇，双方大战，宋军又败，被杀一万多人。辽军乘胜攻陷蔚州、寰州等地。深知西路军已经无望，宋太宗下诏指示潘美，让他与杨业一起引兵护送云、朔、寰、应四州百姓内迁。潘美副将的杨业，建议不要和辽军正面对决。而是用弩手和骑兵交替掩护，迫使辽军不敢轻举妄动。可是监军王侁便乘机嘲讽杨业，平时自吹自擂无敌于天下，现在手握重兵却反而这么拘谨。杨业作为北汉降将，本就对风评非常敏感。迫于监军的淫威，当即表示愿意主动迎敌。临行前，杨业央求潘美带领步兵和弩手在谷口接应，不然他的部队就会全军覆没。潘美答应下来，布置了数千弩手和上万步兵，让杨业带领骑兵先行一步。
对面耶律斜轸，得知对手是杨业后也不敢怠慢。他下令让萧挞凛在后方设下伏兵，自己则带最精锐的重甲部队与杨业正面对决。杨业师承晚唐-五代的沙陀骑兵传统，与吸收了部分沙陀和唐朝遗民的西部辽军相遇，战斗场面非常激烈而混乱。双方不仅骑术相当，连身上的装备都非常类似。这也是辽军在同宋军的作战中，很少遇到的情况。
战斗持续到中午，耶律斜轸便率领骑兵边打边退。杨业在后方穷追不舍，结果一头扎进萧挞凛准备已久的埋伏圈中。辽军士兵用准备好的破甲箭头从侧面射击宋军战马，后排步兵则上前用战锤狠砸那些落马的战士。耶律斜轸也乘机来了个回马枪，与两翼部队一起三面夹攻杨业。杨业得知中计，立刻决定突围。当他赶到谷口，发现潘美和王侁已经带走了西路军。此时追兵已经赶到，悲愤交加的杨业只能继续返身迎战。双方一直打到傍晚，杨业身负重伤，儿子杨廷玉也已经战死。最后被一支流矢射下马背，落入辽军手中。为了感恩宋太宗对他的知遇之恩，杨业在绝食三天后离世。
得知猛将杨业被俘身死，萧太后连忙将这则消息散布出去。辽国举国欢庆，一鼓作气将境内宋军全部驱逐。宋国则丧失几乎所有的精锐部队。除中路田重进的部队保留完整建制，宋军的其余两路都损失严重。原本带有突袭性质的雍熙北伐，就以大量宋军机动部队的毁灭而告终。宋太宗闻军败，愤恨不已，深责众将，曹彬、米信等人回朝后，皆被贬官。
雍熙北伐是宋朝自高梁河之战后为收复幽云失地所做的又一次努力，也是宋朝第二次主动进攻，此次进攻由于投入兵力之多，作战范围之广，都是宋初战争史上少有的，可以看作是宋辽双方的一次总决战，也是中国军事历史上少有的外线进攻、分进合击与内线防御、各个击破的经典之战。无论是失败一方的大宋，还是胜利一方的大辽，都有值得深刻总结的经验教训。
宋方的战略意图很清楚，以曹彬、米信两路（实际上是一路）为主力，在离幽州最近的地段出兵，持重缓行，吸引契丹主力，给山后方面的田重进、潘美作掩护，创造机会，待田重进、潘美夺取山后之地后，三路合力取幽蓟。乍一看，这种战略构想似乎很高明，甚至无懈可击，然而细分析起来漏洞就出现了。既然是分进合击，最重要的就是计划详细周密、战时协同配合，而宋方这两点都没能做到。其战前计划很笼统，只说西师尽略山后之地后与主力合力取幽州，但是西师什么时候能够达成初期目标是个未知数，又没有规定师期，如何能与东路作好配合？当然，计划没有变化快，赵光义或许是接受了遥控指挥的教训，并没有在细节上过多要求其将领，但是在三路大军相去百里的条件下，各自情况无法保证及时得知，各路军队几乎就等同于完全没有配合而各自为战了。事实上也确实如此，不要说侧翼与主力的配合谈不上，就是潘美、田重进两支侧翼部队也一直没有按事先部署会合，最终被耶律斜轸击破。也就是说赵光义的本意是好的，但正如辽萧太后说的，多路进军，用兵不分先后主次，是兵家大忌，随着战事进攻，各路大军顾此失彼，很容易暴露出自己的弱点，被辽军击破，事实上也是如此。其二，宋军战术上的失误也非常明显，尤其是曹彬一路，十万大军出师，不但没有在后勤补给上做万全准备，使后勤补给线被契丹轻易切断；而且在粮尽时居然全军而退，再被宋太宗一诏挡回，退而复进，听说萧太后大军已到，又掉头而退，终为耶律休哥所乘。
雍熙北伐是宋、辽二十五年战争中规模最大的一次，主动进攻的宋朝的惨败基本上宣告了宋朝对收复幽云十六州的努力的彻底失败。从此之后，宋朝一百多年内再也没有主动进攻过契丹，战略上完全处于守势，并且是极其被动的守势。直到公元1120年北宋为兑现与金的“海上之盟”，才又一次主动与辽开战。
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