此时，天已经黑了下来，耶律休哥命令军士们一人打着多根火把，以此来迷惑宋军，让宋军猜不透契丹这边到底有多少人马，从气势上先压垮了宋军。
接着，耶律休哥帮助被打退的耶律沙部迅速完成整顿，让耶律沙部作为前部，继续与宋军对峙。
耶律休哥与辽南院大王耶律斜轸，两位军事达人，又做了严密的军事分工：趁着夜色，兵分两翼，对宋军形成三面合围，将宋军来个包饺子全歼。
正在与耶律沙部激战的宋军，突然遭到辽将耶律休哥与耶律斜轸的左右两路攻击，顿时慌了神，阵脚大乱，赵光义急忙调动围城的部队前去迎敌。
围城的宋军一撤，幽州城的包围，自动解除。幽州城内的主将韩德让和耶律学古，见宋军后退，知道援军已到，便大开城门，四面鸣鼓，列阵迎战。幽州城内居民也跟着大声欢呼，声震天地。
辽军铁骑手中钢刀飞舞，火炬乱飞，赵光义是想一举将耶律沙部彻底灭掉，他没有料到会钻进辽军的口袋阵。迎面是耶律沙，右翼是耶律休哥，左翼是耶律斜轸，背后又传来震撼大地的鼓声，耶律学古带着城内的守军杀来，宋军遭到辽军的四面夹击。
夜色之中，喊杀连天，远近高低密密麻麻到处都是火把，没有人知道到底有多少契丹援军，已经困怠多日的宋军在心理上就先输了。
打仗是要讲究战法和阵法的，什么五虎群羊阵、六丁六甲阵、七星北斗阵、八门金锁阵，面对如狼似虎的辽军，此时的宋军一阵不阵，已全无套路可言，只能机械被动地应战。辽兵刀狠马快，再配上时不时的暗箭，宋军将士一批一批的倒下，不大的高粱河区域，瞬间成了人间的绞肉机。
耶律休哥身先士卒，他想来个斩首行动，万马军中，杀了数个来回。功夫不负有心人，终于冲到大宋天子赵光义的驾前，见到一个穿皇袍的人，一刀劈了过去，却发现是个假皇帝。气得耶律休哥哇哇大叫！身受三处创伤，耶律休哥依然纵马冲杀在疆场。
战斗打了整整一夜，有传记记载：耶律休哥单枪匹马突然冲到化了妆的赵光义面前，这回是真的，抡刀就砍，险些要了宋朝皇帝的小命。在此危难之际，负责押运粮草的左领军卫大将军兼领郑州防御使杨业，正巧与六郎杨延昭赶到，及时救驾，赵光义这才躲过了一劫。
七日黎明，赵光义在慌乱中到处躲藏，甚至找不到马匹骑乘，辽兵四处放箭，一不小心，赵光义的大腿上被射中了两箭。
赵光义安排扈从北征的原吴越王钱俶、御龙直指挥使高琼与军中吹鼓手殿后，大驾开始绕过城西，向南仓皇撤退。
好像是老天故意安排好的，有人竟然发现了一辆辽军的驴车，左右将赵光义扶上驴车。当时六班扈从都没跟上，只有高琼最先率部跟上，在铁骑军指挥使呼延赞等人奋力掩护下，赵光义赶着驴车逃跑。
赵光义手握缰绳，以创历史记录的驴车车速，奔向琢州，样子那叫一个狼狈。小毛驴永远都不会知道，有朝一日，它竟然能和大宋皇上赵光义一起，被历史所铭记。
看到皇帝开溜，宋军失去指挥，群龙无首，军心大乱，宋军的东面围军、南面围军听闻皇上南撤，也纷纷跟着撤退。
辽将耶律休哥因伤创不能骑马，坐轻车率军，乘胜追击三十余里，宋军溃不成军，抛下所有的辎重，仓皇而逃，就恨爹妈没给自己多生两只脚。史称契丹“获兵仗、符印、粮馈、货币，不可胜计”。
一个驾着驴车玩命地逃，一个坐着马车在后猛追。小毛驴远超契丹战马，跑出了奥运会的水平，赵光义由此在后世得了一个“高粱河车神”的浑号。
辽军追至涿州（今河北涿县），耶律休哥见无法追上，怕中埋伏，命令大军停止追击，胜利凯旋。
《辽史》载：“宋主遁去，休哥以创不能骑，轻车追至涿州，不及而还。”
《续资治通鉴》云：“太宗自燕京城下军溃，北虏追之，仅得脱。凡行在服御宝器尽为所夺，从人宫嫔尽陷没。上股中两箭，岁岁必发，其弃天下竟以箭创发云。”高粱河一战，赵光义大腿上有两处入骨的箭伤，每年都会复发，疼的时候都无法上朝，成为困扰他一生的顽疾，也成为他日后病死的主要原因。
◆ 拥立德昭
强弩之末，势不能穿鲁缟也。宋军虽然兵强马壮，战将如云，但是架不住大半年的杀伐折腾，再凶猛的野兽，也要给它足够的休养生息时间，才能满血复活，否则，就是一只病猫。
高梁河之战，是宋辽之间的第一场大战，宋辽两国本来实力相当，宋军被打了个措手不及，一个字形容就是“乱”。乱到什么程度？兵找不到将，将找不到兵，君找不到臣，臣找不到君。结果就是辽军大胜，宋军大败。
宋军战败的主要责任应该要由赵光义来负，败就败在宋军征战太久，身心疲惫，士气低落；再加上赵光义不懂军事，外行指挥内行，行事仓促，指挥失当，无法组织有效的进攻，只靠人海战术，步兵在骑兵面前，血肉之躯怎抵得冲撞践踏，因此落败；在兵力部署上，宋军没有打援部队，被人包了饺子，这也是失败的主要原因；打不赢就跑，赵光义又犯了严重的逃跑主义错误。
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