辽军在大同府一共有八万五千人，其中五千契丹人留守大同城。
其余八万大军则参加和宋军的决战。
八万辽军也一步步走近，在距离宋军约五里外停住了脚步，他们也布下阵型，三万熟女真军队为前军，负责连续冲击宋军主阵。
乃蛮部和烈山部为左右翼，达旦部为后军，一万奚军和一万渤海军为中军，耶律万山亲自指挥大军作战。
三万前军中有两万骑兵和一万步兵，他们是整个战争的关键。
耶律万山心中很矛盾，熟女真部的战斗力远不如生女真，让他们打前军是否明智？
但他必须要贯彻天子耶律洪基的意图，利用战争来削弱熟女真的实力，也就是说，这三万军队必须全部消耗在大同战场上。
这对耶律万山是一个政治任务，但执行了政治任务，会对军事上有削弱，其实按照他最初的意图，是让三个草原部落为前锋。
一方面是三个草原部落坚决不肯，另一方面就是天子耶律洪基的政治压力，使耶律万山最终制定了这个不是很满意的阵型。
三万熟女真士兵已经准备就绪，第一波和第二波都是骑兵攻击，在骑兵冲开对方防线后，第三波步兵将杀进敌军阵中。
但他们面对的是十五万宋军，巨大的压力简直让他们绝望。
熟女真就是进入农耕文明的女真人，和完颜家族的生女真差异很大，他们定居在鸭绿江北岸，有的生活在城中，做小本生意和其他营生，有的生活在农村，那就主要以种田为生。
女真人一直和高丽人的关系比较密切，当辽国和高丽人关系恶化后，女真人自然会被辽国朝廷怀疑。
尤其现在辽国朝廷财源枯竭，为了夺取更多的财富，耶律洪基开始打上很多种族的主意，汉民不用说了，是第一个被剥夺财富的，然后是生女真和克烈部，在契丹内部清洗一轮后，耶律洪基的目光便盯住了比较富裕，但又和朝廷关系不睦的熟女真人。
把女真青壮男子送上战场，剩下的老人和妇孺就任由他们处置了。
‘咚！咚！咚！’
准备出战的鼓声已经敲响，准备第一波冲击的女真辽军勒紧了战马，辽国已经出现严重的生铁危机，五十万汉民被宋军救走，而其他民族在采矿和冶炼上都跟不上，使辽国的生铁产量锐减七成，品质也不合格。
女真人都是清一色的皮甲，手提旧（
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战马打着响鼻，不断地击打着地面，这时，耶律万山战刀一挥，战鼓声骤然紧促。
女真人大喊一声，“杀啊”
一万骑兵率先杀出，万马奔腾，激起漫天的尘土，向宋军大阵杀去
宋军弩阵中，都统制杨英喝令道：“挡马板升起，弩炮准备，弓弩手准备！”
黄旗挥舞，一张张挡马板迅速支起，形成了长达两里的阻挡板，紧接着三百六十架弩炮装上了铁匣弩箭，每架弩炮各有两名强壮的士兵奋力上弦。
九千名弩士兵列队成三排，一起举弩瞄准了奔腾而来的辽军骑兵。
远处第二支万人骑兵队也跟着奔跑起来，两万匹战马奔腾，形成了战马的海洋，大地在颤抖，黄红色的尘土遮天蔽日，一匹匹战马仿佛从混沌世界里冲出的野马，长长的鬃毛飞扬。
骑兵距离宋军越来越近，五百步、三百步、两百步
最前面的骑兵率先进入弩炮的杀伤距离。
红旗挥下，三百六十架弩炮同时发射，无数的小黑点腾空而起，形成了一片蝗虫般的黑云，铺天盖地向敌军大阵里射去。
俨如暴风骤雨般的铁箭雨射进了敌军群中，铁弩箭异常强劲，嗖嗖地呈直线射进骑兵群中，射穿了盾牌和皮甲，射穿了士兵的身体，无数骑兵翻滚落地，战马也同样被射中，直接扑倒在地，将背上的骑兵甩出去，一轮箭便损失了两千多名骑兵。
紧接着第一轮三千弩军也放箭了，三千支弩箭腾空而起，向铺天盖地的敌军射去，第一排射完，开始迅速拉弦放箭，紧接着第二排发射，片刻，第三排发射。
这时，精钢弩炮开始第二次射击。
辽军骑兵只奔出短短百步，便遭遇到近三万支箭的猛烈打击，包括两万支铁弩箭和九千支弩箭。
辽军骑兵伤亡超过六千人，令他们胆寒了。
但再胆寒也无法退回去，后面一万骑兵已经跟着杀上来了，他们也只能硬着头皮向敌军阵营猛冲。
这时，最前面的数千骑兵距离宋军的距离只有八十步，精钢弩炮已经撤下去了，九千弩兵一起举弩，对准了越来越近的辽军。
九千支箭一起发射，俨如秋风扫落叶，一片人仰马翻后，只剩下一千多人还在马上。
而第二支万人骑兵群距离宋军也只剩下一百五十步，杨英喝令道：“弩军撤退，长枪兵结长枪大阵！”
九千弩军士兵迅速后撤，三万长枪兵一步上前，两丈长的枪密密麻麻，形成了一片长枪海洋。
在三万长枪兵的前面是两里长的挡马板，上面布满了密集的木桩尖刺。
一千多骑兵终于率先杀到了宋军的大阵前，他们才看清楚，前面竟然是一排长长的木板，木板上布满了尖刺。
战马根本跳不过去，只能眼睁睁撞上去，很多士兵都恐惧得惨叫起来。
“轰！”上千名骑兵撞上了挡马板，有的撞碎了挡马板，直接冲进密集的长枪中，有的战马疾停，人飞了过去，但大多数战马都停不住四蹄，直接撞上木板，被长长的木桩尖刺戳穿身体。
但不管怎么说，挡马板卸掉了骑兵的冲击力道，极大减轻了后面长枪兵的冲击压力。
第一批一万辽军骑兵几乎全军覆灭，这次第二批辽军骑兵杀上来了，真正的厮杀了开始了。
辽军在付出两千人伤亡的代价后，终于撞碎了挡马板，杀进了宋军长枪大阵中。
这时辽军全面杀上，一左一右两支草原骑兵也向宋军的两翼杀去，他们明显杀机不浓烈，犹犹豫豫，没有那种势如破竹的气势。
范宁看得清楚，喝令道：“左右翼突击敌军两翼，把他们杀退！”
“杀啊”
种谔大吼一声，左右五万骑兵向敌军左右翼杀去，骑兵瞬间混战在一起，只激战了不到一炷香时间，左翼的烈山部率先支撑不住，他带领手下调头逃跑，紧接着右翼的乃蛮部也跟着迅速撤退了。
达旦部甚至还没有和宋军交锋，它们也跟着撤退，三支草原骑兵没命地在旷野里奔逃，直向北方的草原逃去。
宋军也并不追击草原三部，蓝色令旗挥动，五万宋军骑兵从两侧包围了敌军中军主力。
耶律万山得到草原三部不敌而退的消息，气得他破口大骂，这哪里是不敌而退，分明是临阵脱逃，而且是约好的临战脱逃，否则达旦部就不会连敌军都没有碰上，就调头逃跑。
草原三部的临阵脱逃，顿时使整个战局失衡，范宁抓住机会，下令十五万大军全部压上，十五万大军将四万敌军团团包围，形成一个巨大的铁桶阵。
四万辽军伤亡惨重，却没有一点扭转战局的机会，眼看军队越来越少，宋军却越战越勇，西军十分骁勇善战，骑兵也从外围向里面的辽军放箭，短短一个时辰，四万被包围的军队已伤亡过半。
副将耶律罕大喊道：“大帅，我们已经必败无疑，下令突围吧！”
耶律万山也知道败局已定，他大喊道：“全军向北突围！”
剩下的一万八千士兵奋力突围，但宋军的长枪阵韧劲强大，他们根本就突围不出去，伤亡继续加大。
副将耶律罕被一阵乱箭射中，翻身落马，被数千匹战马踩踏如泥。
耶律万山浑身浴血，但他终于发现了一个机会，东北角的宋军稍显薄弱，好像配合衔接不上。
“跟我杀！突围出去。”
他率领主力大军强攻东北角，不顾一切地要突围出去。
到了中午时分，耶律万山率领数千骑兵终于从东北角杀开一条血路，冲了出去，却遭到两万宋军骑兵的阻杀，耶律万山见无法向北突围，只得调头向西突围。
最终只有数百人突出了宋军的包围圈，耶律万山惶惶如丧家之犬，不敢回大同城，而是向西北草原方向逃去。
激战了近四个时辰的大战在下午终于结束，八万辽兵除了草原三部逃走外，其余五万大军几乎全军覆灭，只逃走了数百人。
辽军阵亡超过四万人，投降八千余人，而宋军也付出六千余人伤亡的惨重代价。
傍晚时分，范宁率领八万大军兵临大同府城下，五千守军已经逃走，城门大开，大同知府刘智率领大同官员出城投降。