於是，公元986年(雍熙三年)春天，宋太宗又一次發動北伐，命曹彬爲幽州道行營前軍騎水陸都部署，向雄州、霸州方面推進;命米信爲西北道都部署，率軍出雄州;以田重進爲定州路都部署，出飛狐。同時，宋太宗又以潘美、楊業爲正副統師，率領雲、英、朔諸州宋軍出雁門伐遼。遼朝方面，蕭太后、韓德讓等人並不慌怯，馬上下令讓南京留守耶律休哥率軍迎曹彬，以耶律軫爲都統，率兵迎擊潘美、楊業的宋軍。蕭太后帶同自己的兒子遼聖宗，親征而行，駐蹕於駝羅口。
雍熙北伐一開始，宋軍諸路皆捷：曹彬一路攻克固安南城 ，田重進于飛狐北破遼兵，潘美在西陘痛擊遼軍，克遼朝寰州 。不久，曹彬又克涿州，潘美克朔州，下應州，破雲州。米信方面，宋軍又於新城大敗遼軍。遼承天太后蕭綽聞訊，決定以騎兵之長和平坦廣闊的有利地形，集中主力先破宋東路軍，再移師逐個擊破。遂部署南京留守耶律休哥率部先趨涿州阻擊 ，繼以東京留守耶律抹只率軍馳援幽州;自與聖宗率精騎數萬進抵駝羅口應援。同時，以北院樞密使耶律斜軫爲山西兵馬都統，率軍進援山後，阻擊宋中、西兩路軍東進。命林牙(官職)勤德守平州海岸，以防宋軍由海上襲擊側後。
由於先前吃過數次敗仗，宋太宗在諸將出發前，囑誡他們“持重緩行，毋貪小利以要敵。”不久，宋軍諸路捷報繼至，宋太宗不喜反憂，深恐契丹軍會乘間斷阻宋軍補給線。憂慮成真。曹彬十萬大軍在涿州呆了僅僅十幾天，就吃盡了軍糧，“乃退師雄州以援供饋。”宋太宗聞報，大駭：“豈有敵軍在前不顧而退軍待軍糧的道理!”他忙遣使制止曹彬，並告誡曹彬不要再向前進軍，率軍沿白溝河與米信宋軍會兵，“按兵蓄銳以張西師之勢。”宋太宗本意很好，想等潘美等人盡得山後土地之後，田重進再東下與曹彬、米信會合，全師制敵，與契丹大軍決戰。
但是，曹彬統下諸將聽說潘美、田重進等部連戰連捷，深恥己軍無功，“謀畫蜂起，更相矛盾”。老將曹彬一進也沒了主心骨，便順從諸將之意，“乃裹五日糧，再往攻涿州。”當時，遼朝蕭太后、韓德讓、遼聖宗等人在涿州東五十里的地方紮下御營 ，聽聞宋軍來擊，便遣耶律休哥輕兵疾行，阻擊宋軍。宋軍邊急行軍邊迎戰，路上足足用了四天時間，才得以進達至涿州。“時方炎暑，軍士疾乏，所賚糧不繼。”無法，宋軍得城不能堅守，又棄之而去。
曹彬先遣人率涿州百姓退走，他自己率大軍殿後。由於人多兵疲，缺糧少水，宋軍戰鬥力極度下降，連個象樣的殿後軍陣都組織不起來。耶律休哥率遼朝生力騎兵一路尾隨，邊殺邊追，邊追邊殺，一直追到歧溝關，遼軍發動總進攻，宋軍大敗。曹彬收拾殘兵，連夜搶渡拒馬河，於易山南岸紮營，準備休整一下喘口氣。幸虧宋將李繼宣死戰，使得小股宋軍逃得活命。但是，數萬宋軍，或被殺，或掉入河中溺死，或被俘，損失巨大，“爲遼師衝擊死者數萬人，沙河爲之不流，棄戈甲若丘陵”。
遼軍戰後打掃戰場，耶律休哥“收宋屍以爲京觀”。遼朝上下大喜，進封耶律休哥爲宋國王。宋太宗聞軍敗，憤恨不已，深責衆將，認爲這些人“不遵成算，各騁所見，領十萬甲士出塞逼鬥”，最終“往復勞弊，爲敵所乘”。所以，曹彬、米信等人回朝後，皆被貶官。由於東路主力大敗，宋太宗合圍幽州的戰略意圖再難實現。遼朝方面開始反撲，耶律斜軫統十萬大軍趕至安定西，與宋朝雄州知州賀令圖相遇，雙方大戰，宋軍又敗，被殺一萬多人。遼軍乘勝攻陷蔚州、寰州等地。深知西路軍已經無望，宋太宗下詔指示潘美，讓他與楊業一起引兵護送雲、朔、寰、應四州百姓內遷。
時遼軍已佔據寰州，副帥楊業力主分兵應州，誘遼軍向東，另以強弩手千人扼守石竭谷口，阻擊遼軍，以保民衆安全南撤。監軍王倪及潘美不納楊業建議，逼其出雁門直趨朔州出戰。及戰失利，回師陳家谷口，潘美、王侁已違約先撤。楊業孤軍奮戰，負傷被俘，絕食而死。中路軍田重進不辱使命，全軍而返，並帶回部分收復地區百姓。至此，宋三路大軍皆敗，所取州縣復失。
