高粱河之战七年后，公元年雍熙三年正月，雄州知州贺令图等边疆帅臣，上书说：
“契丹主年幼，国事决于其母。韩德让宠幸于事，国人疾之。请乘其衅，以取幽蓟。”
宋太宗于是决定，再次出兵北伐收复幽云，并发布了北伐谕幽州吏民诏。
出兵前，宋太宗遣使分别去渤海和高丽国，试图与他们相约，共同出兵，夹击辽国，但均无结果。
此次北伐，计划出兵二十万，兵分四路，在东西两线展开，先声东击西，用东线牵制辽军，用西线直取云中，然后，四路大军合围幽州。
曹彬担任全军主帅，参战将领达三十多名。各路主帅分别是：东路军曹彬西北路军米信中路军田重进西路军潘美。
宋太宗命东路军和西北路军十万主力，沿东线北上，声言欲夺取幽州，实施佯动，持重缓行，目的不是攻占郡县，而是将辽军主力吸引在东线，使之无暇西顾，以保障西线大军顺利夺取山后诸州。同时，命西路军出雁门关，直取云中。中路军自定州北上，出飞狐口，切断并阻击西援之辽军。西路军收复云中后，立即与中路军汇合，挥师东进。然后，东路和西北路大军强攻幽州，中路与西路迅速跟进，四路合围，一举攻克幽州。
对于此次北伐，宋太宗信心满怀。因为此次出征，朝廷已做了充足的物资准备。他希望这次北伐，能完成兄生前没有完成的收复燕云之大业。
诸将出发前，宋太宗专门召开会议，叮嘱说：“持重缓行，勿贪小利以要敌。”
有人认为，宋太宗的战略计划存在问题：一是几路大军过于分散，不能及时有效进行配合二是东路军主力等待战机的时间过，容易出现不测之变，而后来果然出现了不测之变。
这个说法并不合理。因为东路军第一阶段的作战任务很明确，也很重要，那就是牵制辽军主力，使之无暇西顾，而不是消极等待战机。
宋太宗还下令宋军水师，在渤海湾集结待命，准备攻击辽国后方。但后来并没付诸行动。
三月，战争首先在东线打响，西线大军也迅速出击。诸路大军，出兵顺利，捷报频传。东路军很快攻占固安今河北固安和涿州今河北涿州。西北路军则攻取新城今河北新城东南和岐沟关今河北涿州西南。中路军迅速攻克飞狐口要隘，进军蔚州今河北蔚县。西路军则一举夺取寰州今山西朔州东与朔州今山西朔州。
辽国此时的主政人物是辽太后萧绰，即史上赫赫有名的萧燕燕萧太后。她美丽聪慧，有胆有识。她是辽景宗耶律贤皇后。辽景宗在公元年突然驾崩，年仅十二岁的辽圣宗继位。当时，辽国内部政治斗争激烈，面对虎视眈眈的诸王宗室，萧绰重用韩德让耶律休哥和耶律斜轸三人，终于控制住了政治局面。
萧绰将幽州诸事委托给耶律休哥全权处理，以耶律斜轸为北枢密院使，以韩德让总理宿卫事保护宫廷安全。据说，萧绰年少时，曾许配给韩德让，二人关系很是密切。
萧绰获悉宋朝从东西两线大举北伐，立即下令，进行全国总动员。她派耶律斜轸率部驰赴云中，以抗击西线宋军。同时，令各路精兵火速增援幽州，由耶律休哥统一指挥，抗击东线宋军。随后，萧绰与辽圣宗也率领大军，亲赴幽州前线。
幽州留守耶律休哥用兵灵活主动，他晚上派轻骑前去骚扰宋军，白天则用精兵虚张声势迷惑宋军。同时，又悄悄派出精锐到宋军背后设伏，断掉宋军粮道。
曹彬率十万大军在涿州驻扎了十天，因粮草不济，被迫撤出涿州，撤回雄州。
宋太宗闻讯大惊，令东路军立即与西北路军汇合，沿白沟河新城一线驻扎，养精蓄锐，待西线两路大军收复山后诸州挥师东进时，再全师迅疾北上，围攻幽州。
此时，宋军在西线战果辉煌。四月中旬，山后九州已占领过半，势如破竹。闻听西路军所向披靡，东路军曹彬手下诸将求功心切，强烈要求继续出兵北上。于是，东路军“乃裹五日粮，再往攻涿州”。
三十四岁的萧绰身披戎装，英姿飒爽，亲率辽军骑兵主力，在涿州城东五十里处扎下御营。萧绰与耶律休哥两路骑兵主力，已对宋军形成钳夹之势，准备在涿州一带，与东线宋军决战。
曹彬来到涿州，发现情形不妙，急令大军冒雨南撤。五月初三，当宋军退至岐沟关时，遭到辽军两路骑兵的围攻。宋军溃败，损失惨重，溺死于拒马河者不可胜计。“沙河为之不流，弃戈甲若丘陵”。
接着，辽军在西线也大举反攻，耶律斜轸率军在安定西与雄州知州贺令图相遇，两军激战，宋军败退，损失万余人，辽军乘胜攻陷蔚州寰州。
合围幽州的战略计划，显然已经落空。为避免更大损失，宋太宗下令西线各军撤出战场，并令潘美率西路军护送云应寰朔四州百姓，迁徙到内地。
田重进率中路军将士安全撤回，并带回部分百姓。可西路军却牺牲了一员大将，即杨业，就是评书杨家将中杨令公的原型。杨业被监军王诜所逼，孤军出战，力竭被俘，绝食而亡。西路军主帅潘美因此被降职三级，监军王诜被革职流放。
对于此次北伐，前宰相赵普并不赞成，他写了篇谏雍熙北伐，力劝宋太宗收兵息战。
北伐失败后，宋太宗给赵普一份手诏，向其解释失败原因：
“朕昨者兴师选将，止令曹彬米信等顿于雄霸，裹粮坐甲，以张军声，俟一两月间山后平定，潘美田重进等会兵以进，直抵幽州，然后控扼险固，恢复旧疆，此朕之志也。
奈何将帅等不遵成算，各驰所见，领十万甲士出塞远斗，速取其郡县，更还师以援辎重，往复劳弊，为辽人所袭，此责在主将也。”
作为雍熙北伐的主将，曹彬自知指挥失误，罪不可恕。回京后，他身穿素衣，来到宫阙，“自请受诛”。