然而，这几乎是一次自杀式的进攻。
郭进耐心地等待战机的出现，他按兵不动，把精锐骑兵埋伏起来。这时，辽军开始进攻了。塔尔率先头部队渡河，部队刚刚过一半，兵法有云：“半渡而击之”，这是最佳的反击时刻。郭进当然没有浪费机会，他果断将骑兵投入战斗，奋勇出击。辽军这里有一半人还在河里，只能干瞪眼啊，在宋军铁蹄的冲击下，辽军大败。辽国冀王塔尔及其子战死，一起战死的人还有主将耶律沙的儿子以及其他一些将领。耶律沙本人也差点没命，前进不得，后退不能，眼看老命就要休矣。就在这时，耶律斜轸的后继兵团赶到，万箭齐发，逼退宋师，总算救了耶律沙一命。
白马岭之战，是北伐之战的关键一役。
辽军元气大伤，后来北汉驸马卢俊再度向辽国告急求援，辽国政府明确表示，不能再发兵救援。这一表态，无疑葬送了北汉。
四月，宋太宗抵达太原城下。
宋军已包围太原，从四面进攻，但战况最艰难的方面是在城西，这里正对着北汉皇宫，守备最强。宋太宗亲自视察城西，督诸位将领攻城，战况打得非常激烈。身为皇帝，宋太宗的表现是可圈可点的，他身披甲胄，冒着被敌人矢石击中的危险，指挥军队作战。身边的人对皇帝的安全非常担心，太宗皇帝答道：“将士争先效命于锋镝之下，朕岂忍坐视？”这话一说，前线所有将士无不感动，勇气倍增，个个摩拳擦掌。
为了征服太原，大宋帝国不惜血本，太原城下的弓箭兵就达数十万人之多，数百万支利箭射向城内，一时间，太原城内的墙垣之上，都插满了箭。
在外无援军的情况下，北汉军民抵抗也相当顽强，给宋军造成不少麻烦。宋军密集的箭雨，反倒为北汉守军提供武器。北汉皇帝刘继元下了一个命令，百姓捡了箭矢后可以换成钱，每一支箭换十钱。城内居民当然争先恐后收集箭矢，靠这种方法，居然储备了一百多万支箭矢，这也可以从一个侧面反应出这次攻坚战之激烈程度。
太宗皇帝不断地巡抚各营，每到一处，都令士气高涨，攻城更加猛烈。到了五月时，太原城内的局势急剧恶化。首先是防御工事几乎遭到宋军矢石的破坏，“城无完堞”；其次，不少北汉高级官员、将领向宋军投降，其中包括马步军都指挥使郭万超等人。
北汉国主刘继元心里明白，契丹人是不会来救了，城外的敌人有数十万之多，而城内的守军已不足三万。太原的陷落只是时间问题罢了。无奈之下，刘继元只得派遣使者，请求投降，上表纳款，待罪台下。
宋太宗接受刘继元的投降，接收十个州，四十一个县，共计三万五千户，兵卒三万。这个弹丸之国在与大宋顽强斗争二十年后，最终还是没能逃脱灭亡的命运。
这里还要提到一个人，他就是北汉名将刘继业，也就是千载传名的杨家将杨继业。在太原城陷落、北汉国主刘继元投降后，刘继业居然还不肯投降，他仍然顽强抗战。他的骁勇与对国家的忠诚，令宋太宗颇为感动，不忍心杀死这位忠勇双全的名将，便让亡国之君刘继元前去招抚。
面对昔日的国主，刘继业心中大恸。因为忠诚，他不屈不挠，抗战到底；因为忠诚，他最后还是在旧主的招抚下，归降了大宋帝国。刘继业的归降，令宋太宗大喜，授予他领军卫大将军之衔，出任郑州防御使，同时恢复他原来的姓氏“杨”姓，改其名“继业”为“业”。这样，刘继业的姓名变成了杨业，就是千古流传的杨令公。
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