979年(北宋太平興國四年)五月，宋太宗滅北漢之后，欲乘勝收復燕云十六州之地，于六月順道從鎮州(今河北正定)北上擊遼，結果未能如愿，大敗而歸。

當時的宋遼兩國邊界線，東段在今河北境內，西段在今山西境內。今山西境內是沿今恒山、雁門山、云中山、蘆芽山一線為界，其北部即為遼國統治。遼國常常派兵南下襲擾，今太原及其以北的忻州、代縣等地，首當其沖。為阻御遼軍，宋太宗又授楊業知代州(治今代縣)。楊業在遼軍可能出入的要道修建邊寨，到年底，建成陽武寨(今原平市西南)、崞寨(今原平市崞陽鎮)、西陘寨(今原平市西北)、茹越寨(今繁峙南)、胡谷寨(今代縣東北)、大石寨(今應縣南)等6寨，加強了防御陣地。

980年(太平興國五年)三月，遼國皇帝景宗耶律賢，親率騎兵10萬余人進犯雁門。當時楊業所部軍隊，僅有代州一州的廂軍(地方軍)和數千禁軍(屯駐的中央軍)。面對10倍以上的敵人，楊業沉著冷靜，充分依托有利地形，給進犯之敵以沉重打擊。雁門山峽谷險峻狹窄，兩側為懸崖峭壁，在長達幾十里的山谷中，10余萬騎兵馳進困難。

據此，楊業命部將董思源等率兵阻斷峽谷南口，自己親率數百精騎，自西陘(雁門關峽谷西側，傍西陘山)繞出雁門關北口，向在峽谷中行進的遼軍后軍發起突襲。遼軍根本沒有料到宋軍會在這里出現，頓時驚亂，首尾不能相顧，自相踐踏，潰不成軍，大敗而逃。此役，楊業“出奇制勝”，取得“以少勝眾”的巨大勝利，給遼軍以沉重打擊。之后，楊業又在要地增修樓板寨(今原平市西南)、土墱寨(今原平市北)、石趺寨(今原平市西)等，邊防更為鞏固。

982年(太平興國七年)五月，遼又分兵東、西、中3路入侵，其東、西兩路分別在今河北、陜西境內，中路仍在雁門。入侵雁門的遼軍又被楊業率所部打敗，楊業屢敗遼軍，智勇雙全，被譽為“楊無敵”。

986年(北宋雍熙三年)正月，宋太宗采納大臣意見，乘遼國圣宗帝年僅12歲即位不久，太后蕭氏專國政之機，出兵北伐，以圖收復燕云十六州之地，宋軍分為東、中、西3路，先后出動，向北進擊。其中西路命潘美為云(今大同市)、應(今應縣)、朔(今朔州市)、代等州都部署，楊業為副，王侁為都監，劉文裕為護軍，兵力數萬人。于二月出雁門關，宋軍連續攻克寰、朔、應、云諸州后，各派兵防守，楊業率部還屯代州(今代縣)，潘美率部東進，準備與中路宋軍會師。

東路由于宋軍被遼軍大敗，死傷數萬人。宋太宗急詔潘美和楊業遷云、應、朔、寰4州居民及吐渾部族南下，分置河東(今太原)、京西(今河南鄭州)等地。潘美、楊業正組織居民南遷未已。遼軍占領寰州，兵鋒正盛。楊業據此情況，認為不可與遼軍死戰硬拼，但潘美、王侁等卻主張大張旗鼓與遼兵對抗，攻打寰州，掩護四州居民內遷，反對楊業的意見，并斥責楊業怯懦畏敵，誣其陰懷異志。在被威逼誣責之下，楊業不得不率兵北上攻打寰州。

楊業深知此行必敗無疑，仍想盡量減少損失，求僥幸于萬一，出戰之前特別約定潘美、王侁等在陳家谷口(今寧武陽方口陳家溝)兩側布置步兵強駑，待楊業轉戰到此地時，以兩側步兵夾擊遼軍，加以援救接應。楊業孤軍從代州出雁門，北攻寰州。在途中與耶律斜軫所領遼兵相遇。遼軍四面攻擊，楊業奮力殺敵，其八子延玉戰死，淄州刺史王貴和岳州刺史賀懷浦亦戰死。楊業突出重圍，退至狼牙村(今朔州市南)，又被遼軍追至。楊業苦戰終日，于黃昏時僅與百余戰士退至陳家谷口。

潘美、王侁等在楊業出發后，按約定陳兵于陳家谷口，等到近午，尚無楊業戰況消息。派人登上托邏臺遠望，無所見，以為遼軍已被楊業打敗。王侁想爭功受賞，即率其本部擅自脫離大隊去搶奪破遼之功。潘美身為主帥，不加約束，隨后也帶主力撤走。王侁等率軍沿交河西南行20余里，得知楊業兵敗，驚恐之下，揮軍逃走。楊業到陳家谷口，見無兵接應，拊胸大慟！乃與余眾竭力奮戰，身被數十創，士卒死傷殆盡，遂為遼軍所俘。楊業受重傷被俘后，不屈絕食，三日而死。宋廷聞知楊業被俘殉國的消息，舉朝震動。宋太宗封其子楊延朗等五人官。主帥潘美降三級留用，王侁、劉文裕充軍。

宋軍北伐以先勝后敗而結束。此后，北宋王朝對遼戰爭完全陷于被動，再也無力收復燕云地區。