未幾，遼南京留守燕王韓匡嗣果然聯合耶律沙、耶律休哥南伐，以報幽州被圍之仇。
劉廷翰率領部隊抵禦，搶先在徐河灘頭列陣佈防，並佔據徐河上的橋樑。與此同時，崔彥進領兵出黑蘆堤北，沿著長城口，暗中跟在遼軍側後。李漢瓊、崔翰亦相繼領兵至徐河，遼軍似乎將被夾擊。
遼軍向宋軍發動進攻，試圖奪橋，劉廷翰等會師夾擊，取得勝利。李漢瓊、崔翰等乘機率主力部隊渡過徐河，直趨遼軍大本營 - 滿城。豈知甫抵達，右龍武將軍趙延進登高遠望，發現對方聲勢十分浩大，「東西亙野，不見其際」。
崔翰打算按照太宗頒下的陣圖佈陣，但「陣相去各百步」，令「士眾疑懼，略無鬥志」(主力軍遭分散，易被敵人逐個擊破)。
趙延進勸說：「主上委吾等邊事，蓋期於克敵耳。今敵騎若此，而我師星布，其勢懸絕，彼若乘我，將何以濟！不如合而擊之，可以決勝。違令而獲利，不猶愈於辱國乎？」崔翰有疑慮，曰：「萬一不捷，則若之何？」幸好延進敢於擔當：「倘有喪敗，延進獨當其責」，加上李繼隆表態支持：「兵貴適變，安可預定！違詔之罪，繼隆請獨當之。」崔翰卒之決定不依詔旨，將八陣改為二陣，前後相輔，集中兵力以打擊遼軍薄弱處。
宋軍遣人詐降，韓匡嗣信以為真。耶律休哥阻止：「彼眾整而銳，必不肯屈。此誘我耳，宜嚴兵以待。」(《宋史紀事本末》：「彼氣甚銳，疑誘我也，可整眾待之。」) 匡嗣不聽 (韓匡嗣是韓知古的第三子。知古是漢人，6 歲時被述律平之兄俘虜)。
結果，宋軍擂動戰鼓，奮力猛攻，塵起漲天，吶喊聲此起彼落。匡嗣驚惶失措，倉促逃走。宋軍追擊遼潰兵至遂城，「斬首萬餘級，獲馬千餘匹，生擒其將三人，俘老幼三萬戶及兵器軍帳甚眾」。匡嗣黯然棄旗鼓，率殘部遁走易州。休哥則整兵而戰，不久撤退。
宋軍總算一雪前恥。遼景宗怒斥韓匡嗣，數以五罪：「違眾深入，一也；行伍不整，二也；棄師鼠竄，三也；偵候失機，四也；捐棄旗鼓，五也。」下令將其誅殺。燕燕皇后極力解救，匡嗣才避過一劫。
曾瑞龍認為：「在滿城會戰中，宋軍展現了鮮明的野戰取向，以主力於正面接受會戰，而以一部分兵力迂迴敵後，發動夾擊，整個戰役構思表現為彈性防禦的形式。由於戰場的特殊地形影響，遼軍被擁進西山坑谷，造成較大的傷亡，而宋軍機動力不足的缺陷，則得以暫時掩蓋。此外，比較重要的一個關鍵，是為了達致彈性防禦，各支部隊的協調問題。協調得以解決，成為了勝利的前奏。」
太平興國五年 (公元 980 年，「滿城之戰」後一年)，契丹捲土重來，以十萬兵寇雁門，展開「雁門之戰」。
[主要參考資料]
1. 畢沅，《續資治通鑑》。
2. 陳邦瞻，《宋史紀事本末》。
3. 曾瑞龍，《經略幽燕：宋遼戰爭軍事災難的戰略分析》。
