辽国守将耶律学古设法固守，宋军没有进展。赵光义于是亲自督战，日夜猛攻，城中倒也有些害怕。正在此时，有探卒向赵光义禀告，辽国宰相相耶律沙率军来救幽州，前锋已经到了高梁河。赵光义听了，便说道：“敌人的援军已到了高梁河？我军不如前去迎战，杀败了援军，再返回来夺取此城不迟。”说完，就下令拔营向高梁河进发。
宋军快要到河边的时候，果然看见辽兵渡河而来，差不多有数万人马。宋军将士都跃马出阵，手握兵器，杀了过去。耶律沙也不退缩，指挥辽军抵拒。顿时两边金鼓齐鸣，旌旗飞舞，直杀得天昏地暗，鬼哭神号。
约莫过了两三个时辰，辽兵伤亡很多，渐渐地不能支持，于是向后退去。赵光义见辽兵要退，立即手挥令旗，驱军追赶。正走之际，突然听得数声炮响，辽军左右两翼杀了出来。左翼是辽将耶律斜轸，右翼是辽将耶律休哥。
耶律斜轸字韩隐，是于越耶律曷鲁之孙。耶律斜轸聪明机敏，但是不善治理生计。枢密使萧思温向朝廷荐举耶律斜轸，说他有治理国家的才干，辽景宗耶律贤说道：“这我也知道，只是他放荡不羁，怎么会屈身接受控制呢？”萧思温回答道：“他外表上显得放浪，其器量才干却不可限量。”
于是辽景宗召见耶律斜轸，询问他军国大政。耶律斜轸的回答切中事理，由此深得辽景宗器重。辽景宗于是把皇后萧绰的侄女萧氏嫁给他为妻，命他节制西南面诸军。后来，又命他援助北汉，改任南院大王，任西南面招讨使。保宁八年六月，改任北院大王。
北宋再度进攻北汉的时候，耶律斜轸跟随耶律沙在白马岭遭遇宋军，耶律沙作战失利；耶律斜轸率军出击，命令属下万箭齐发，宋军慑于声威，丧失胆气而退。
耶律休哥也是辽国名将，智勇双全。他的部下都是精锐之士，无不以一当十，以十当百。此时宋军已经打得疲乏不堪，怎抵挡得住这两支劲卒横冲过来，顿时纷纷散乱。耶律休哥趁这这个机会，冲入中宋军阵里，来取赵光义。赵光义吓得面无人色，急忙命诸将护驾。可此时诸将各自正和辽将对战，一时不能顾到他。急得赵光义不知所措，幸亏辅超舞着钢刀，呼延赞挥着铁鞭，在左右保护。在他们的拼杀下，护住赵光义逃到了涿州。