高梁河，据《清一统志》等文献记载，在今北京西直门外半里，自昌平沙涧之东向东南流经高梁店，再东南流至城中积水潭，为玉河上游，玉泉山水所经者。金代又名皂河，元代时郭守敬引昌平白浮泉水经京城流至通州的通惠河，即走高梁河故道。元代初年还曾于其上建高梁闸，上覆单孔石桥，名高梁桥，遗迹在今西直门外。高梁河水急而清，两岸垂柳，风景绝佳。如此佳绝之处，却在一千多年前，辽、宋两军十数万兵马于此大战一场，结果宋军大败，伤亡惨重，元气大伤，辽朝正由此战大捷而初步解除了宋朝欲收复燕云地区的威胁。
979年（宋太平兴国四年，辽乾亨元年）五月末，一心想建立盖过其兄宋太祖之殊勋的宋太宗，欲乘攻灭太原之余威，一战占领燕京城，尽收燕云失地，一统天下。但是由于宋军已经数月苦战，士卒疲乏，且粮饷将尽，太原地区刚得手，还需着力安抚、稳定，所以大多数将领都对天子的即刻北伐设想持否定态度，只有殿前都虞候崔翰一人迎合宋太宗，上奏道+“此一事不容再举，乘此破竹之势，取之甚易，时不可失也。”如此逢迎己意，宋太宗自然大是人耳，即命臣下调动北伐之军马。六月初，宋太宗又回到了镇州，稍事休息，并督察各地尽速调发军储至征北行营。十三日，宋太宗正式发动了北伐战争，亲督六军北上攻辽，二十日进至岐沟关（今河北涿州西南拒马河北#因宋军此时北伐，实出辽朝意料，毫无战争准备的辽之前线守将，面对宋军的来势汹汹，纷纷开门出降，或弃守而遁，所以战争初期，宋军进展甚为顺利。
二十日，即宋军进抵岐沟关的当天，辽东易州（即岐沟关）刺史刘宇举城迎降，宋军留下千人守城，前锋穿城北上。
二十一日，宋、辽两军在沙河（今河北易州东南易水）一带激战。此前，辽廷已调北院大王耶律奚底、乙室大王撒合所部进驻燕京，统率兵马增援北汉而遭惨败的辽将耶律沙、耶律斜轸等部，亦已退向燕京。得知前线军报，耶律奚底、撒合即会合统军使萧讨古，率军南下阻击宋军北上，在沙河畔遇到宋军前锋，遂鏖战一场，结果辽军不支而向北溃退，宋军乘胜追杀，生擒五百余人。辽涿州判官刘厚德大开城门出降。
二十二日，宋太宗进驻盐沟顿，宋军前锋已抵燕京城下。当地百姓有夺得溃败的辽军战马者，前来行营献纳，宋太宗赐以绸帛作为奖赏。由于契丹对燕云地区的统治并不太久，当地汉民大多不愿属辽，对宋军北上基本上持支持态度，故此后屡有当地百姓来献契丹战马者。
二十三日清晨，宋太宗指挥兵马进逼燕京城南，驻扎于城外宝光寺。辽南院大王耶律斜轸鉴于宋军兵锋正锐，不敢进兵交战，遂引军驻守得胜口（今北京昌平西北#遥为燕京城声援。而沙河战败的辽军一部退回燕京城加强城守，耶律沙所部万余人则退驻燕京城北。宋太宗认为城北辽军还有相当战力，故而亲督诸军攻击，辽军损失千余人后，在耶律沙率领下再退屯清河北（今北京清河镇一带#宋太宗对此部辽军退向何处、是否还具有战力根本未予关注，认为其已不堪再战-同时，宋太宗认为耶律斜轸所部兵马不多，仅能凭险自守，不足为虑，故只以一部监视其军而已，未予以歼灭或驱除，而着意部署宋军主力围攻燕京城。从这两件事所造成的后果上看，可说是轻忽骄纵酿下大错，成为宋军高梁河惨败的直接祸根。
是日，被辽廷自辽东迁至燕京地区驻扎、生活的渤海首领大鸾河率所部将校十余人、部族骑兵以及驻地军民共五百余人前来投诚，宋太宗诏赐钱帛予以褒赏，并授任大鸾河为渤海都指挥使。
二十五日，宋军主力开始围攻燕京城防。宋太宗指挥诸将攻城：定国节度使宋惺负责南面，河阳节度使崔彦进负责北面，彰信节度使刘遇负责东面，定武节度使盂玄喆负责西面-命令宣徽南院使潘美为知幽州行府事，为攻破城池以后接管幽州作准备-同时诏令右龙武将军赵延进督工，于半月间建造石炮等攻城器械，结果仅八天即完成了，大得宋太宗的激赏。是日，契丹铁林都指挥使李札庐存率部下一百二十五人来降。
二十六日，宋太宗前往城北，督诸军攻城。是日，辽幽州神武厅直与乡兵四百多人来降-村民夺得契丹战马二百余匹来献。次日，辽幽州山后瓷窑官三人来归-又次日，萷县（今属天津）百姓百余人送牛、酒来犒劳宋军，宋太宗命各赐衣物给他们，并遣官员到各乡各村去安抚居民，为日后之治理收拢民心。
三十日，宋太宗坐步辇（古代一种人抬的轻便轿子）再次来到燕京城下，督诸军攻城。是日，辽幽州所属属县令佐等一百五十人来降。
七月三日，契丹建雄节度使刘延素率顺州官属十四人来降。
四日，宋太宗第三次来到城下督战。
五日，辽知萷州刘守思率官属十七人来降。
六日，宋太宗第四次亲临城下，至燕京城西北隅，严督诸将尽死攻城，战斗日趋激烈。
宋军正式围攻燕京城至此已达十二天，炮石纷飞，破城墙，打地道穿过城防，夜以继日。在宋太宗的亲自督战下，宋军更是不惜伤亡，攻击不息。而燕京城中形势十分危殆，兵员不足，汉人居民颇怀二心，人心浮动，甚至辽军将士有翻城出降者。南京留守韩匡嗣正在辽廷，由其子韩德让权留守司事，全力经营守御之事，负责燕京地区财赋事务的知三司事刘弘从旁协助。此时辽廷情势也颇为混乱。同时，今人又往往称萧皇后指挥若定，派遣耶律休哥、耶律斜轸两军南援，会合燕京城下，一举击败宋军，使辽军转败为胜，解除了燕京被围多日的危机，由此萧皇后卓越的政治军事才能开始锋芒毕现。但如此评价，亦实有人为拔高之嫌。
对于辽之援军以及高梁河一战之经过，辽、宋双方文献的记载均十分混乱，且均有所隐讳。如对于宋太宗班师之原因，宋朝《国史》说，当时宋太宗“以幽州城逾旬不下，士卒疲顿，粮饷转输回曲而远，又恐契丹来援，遂诏班师。御驾夕发，命诸将领整军徐还”。其他如南宋末人王应麟所撰《玉海》亦持相同说法，对此清人明言宋人“盖讳之也”。元人修《宋史》，因已参取了辽人文献，故明言宋军是因高梁河作战失败而班师。下面即据宋、辽相关记载，对此战役之曲折过程略作考辨而述说之。
宋太宗北征燕京，实出辽廷意外，“乘敌无备”，而进展迅速。史称辽景宗正避暑游猎在外，闻讯赶紧回“牙帐”商议对策。当时辽廷上下颇有人主张放弃燕京，以兵防守燕山上的松亭关、古北口等关隘。但燕京实为辽国南部重镇，辽朝一旦失去，则云州一带亦必将弃守，由此整个燕云地区就将不复属辽，故燕京对辽来说，势在必守。为此惕隐耶律休哥坚请发兵增援燕京，获得了辽景宗、萧皇后的首肯。不过辽廷对能否击败宋军仍心怀忧虑，需调拨部队守卫燕京以北之关隘，以防宋军得燕京后长驱直人，而且加上白马岭等处战败之余，所以仓促之间，实无许多兵马可遣，结果只调拨了五院军之五千精骑，由耶律休哥代替北院大王耶律奚底率领南援。同时，为让燕京城坚守，辽廷又遣御盏郎君耶律学古等数人将辽军已发兵增援的消息送人深陷重重围困中的燕京城。耶律学古通过隐藏的地道进人围城，出任权南京马步军都指挥使，协助韩德让指挥守城事宜，昼夜不少懈，依靠燕京城高墙坚，顽强地击退了宋军日趋激烈的攻击，力保城池不失。由于耶律学古带来了辽军数道来援的好消息，大大稳定了曰益惊恐不已的民心，并使城中心怀反侧之人，一时亦不再敢轻举妄动。因此，虽然宋军围攻燕京城达十数日，攻击日烈，宋太宗且多次亲临城下督战，亦始终无法如愿。随着战事的演进，宋军屯兵于坚城之下，却又久攻不下，士卒亦因数月连续征战而疲顿不堪，加上前线向北推进，粮草接济日趋困难，于是自进人辽境内一直顺风顺水的宋军开始遇到麻烦了，并随着辽之援军的逐渐逼近，战局形势发生了大出宋太宗意料的巨变。
六月下旬，辽廷将增援燕京城的命令送到屯扎在燕京之北的耶律沙、耶律奚底、萧讨古以及耶律斜轸诸部。七月初，耶律休哥所部五千骑兵沿着燕京城西的西山山麓南下，为迷惑宋军，辽军士卒白昼每人手持两面战旗，夜里每骑高举两把火炬，以虚张声势。对此假象，宋军并未上当，但成问题的是这支辽军已自小路穿插到围攻燕京城的宋军主力之背后，宋军却没能侦察到，对于这支辽军的动向也未给予应有的关注，从而种下祸根。
七月六日，在辽廷的不断催逼下，辽军耶律沙等部进至燕京城北，正好这一天宋太宗来到城西北督战，便指挥宋军在高梁河畔逆击来援的辽军，激战之下，耶律沙部不支败退。宋军正欲松一口气，耶律斜轸部又横斜里陡然杀到，已包抄至宋军之南的耶律休哥也突然出现在宋军战阵之后，两支辽军成左右翼夹击宋军。宋太宗急忙调攻城部队来迎战。在宋军的急攻之下，守城辽军正力绌难支，危在瞬间，忽见宋军匆忙退去，便知援军赶到，于是四面擂鼓，大开城门，出军侧击宋阵；城内居民也登城呐喊助阵，声震四野。耶律沙等部见援军及时杀到，也返身投人战斗。刚自城下撤围投人战斗的宋军立足还未定，即在数支辽军骑兵的猛烈夹击之下，伤亡沉重，阵脚大乱。尤其是正指挥作战的宋太宗所在宋军阵中偏后的主帅之位，恰好是契丹精骑耶律休哥部的主攻方向，因此在激战之中，宋太宗的大腿上也被射中两箭，身受重伤。身先士卒的辽军主将耶律休哥也在激战中身受“三创”，却挥军冲杀更烈。战败的宋军将士护送宋太宗回到位于燕京城南的行营。辽军虽胜，但伤亡也不小，且因夜幕将临，战场上数支部队反复冲杀，局势混乱，故也鸣金收兵。
是夜，新败的宋军将士因连续作战数月，攻灭北汉却未得到天子的赏赐，四面围攻燕京城多日未能攻破城池，反被辽军一战击败，天子也身负重伤，故而军心浮动，流言四起，夜深大风，军中虚惊，疑为敌军来袭，忽然发生了兵变。混乱之中难辨真伪，宋太宗急迫之下与亲信数人连夜南遁，身边战将仅节度使高琼一人侍从。
七日，辽军出城再战，不知天子下落的宋军将士因群龙无首，无心恋战，竞相溃逃。辽将耶律休哥等挥军追歼三十余里，斩首万余级，缴获兵仗、器甲、粮饷、货币不可胜计。宋太宗自己的服装宝器，随身服侍自己的宫女，以及攻灭北汉时夺得的北汉皇帝之妃嫔等，也都落人了辽人之手。
八日，宋太宗逃到涿州。获知宋朝天子去向的耶律休哥急率部下展开追击。宋太宗因重伤之余连夜逃命，伤势更显沉重，无法再骑马，不得不急“变服”换乘驴车，从小路南奔。耶律休哥也因为身受重伤，以致无法骑马，只能乘轻车追击，速度大受影响，故追至涿州时，宋太宗已南去远了，无法追及。有部将劝说耶律休哥对宋军溃兵赶尽杀绝，耶律休哥不同意，说+“我受命前来救援燕京，已经完成使命了。”遂收兵而归。
九日，宋太宗逃至金台驿（今河北清苑附近#方得知宋军全线溃败，遂命令殿前都虞候崔翰去收容溃卒，自己则继续南逃。十一日，宋太宗抵达定州，得知辽军已收兵北回，方有喘息之机，调兵遣将防守北线州军，以收拾残局。十三日，宋太宗离开定州一路南下，返回开封。此次北伐燕京，宋太宗可谓损失惨重：当时力量对比，宋军无疑是占着上风的，但经此高梁河一战，却丢失了宋军北伐之初的大好形势，经多年精心生聚教阅而日以精强的宋军主力精兵遭到重击，并丢弃了大量器物、粮饷等，更为严重的是宋太宗身受箭伤，此后年年复发，最终因此伤势恶化而驾崩，从而成为北宋君臣心中之大痛。
因此缘故，辽人对此战胜利之意义十分重视，大赏功臣以为奖贺：韩德让拜辽兴军节度使，耶律学古遥授保静军节度使等-耶律沙、耶律抹只前有白马岭之败，后有高梁河之捷，功过相抵-耶律奚底遇敌先退，以剑背痛击作为惩罚-撒合虽也后退，却队伍不乱，宽宥之。然后辽景宗、萧皇后大开宴席，招待耶律沙、耶律抹只等战将，厚赏有差。