咸平四年(遼統(tǒng)和十九年，1001年)，遼帝國將東京統(tǒng)軍使耶律奴瓜調(diào)任南府宰相，籌備南侵事宜。宋廷也早早得到諜報(bào)，由于上一次錯(cuò)用傅潛，引起朝野嘩然，甚至連老將李繼隆都主動(dòng)請(qǐng)纓出山再戰(zhàn)。但真宗沒有同意，而是以樞密使王顯為山南東道節(jié)度使、同平章事，出任鎮(zhèn)、定、高陽關(guān)都部署，帶領(lǐng)年輕將領(lǐng)們作戰(zhàn)。

遼軍的首要攻擊目標(biāo)仍然是深懸遼境的威虜軍，而王顯的總參謀部簡單的以此來制定戰(zhàn)略方案，集結(jié)了十萬重兵到威虜軍，準(zhǔn)備與遼軍主力會(huì)戰(zhàn)。然而宋軍情報(bào)似乎不太準(zhǔn)確，遼軍并沒有出現(xiàn)，十萬大軍空耗了一個(gè)多月的糧餉后，主力撤回關(guān)內(nèi)，只留下騎兵部隊(duì)機(jī)動(dòng)。其實(shí)這個(gè)錯(cuò)誤的情報(bào)未必不是好事，因?yàn)槭f機(jī)動(dòng)能力很差的宋軍遠(yuǎn)離國境，糧道極易被切斷，如果遇上休哥這樣的高手，只怕要重演雍熙北伐的大敗。

十月中旬，遼軍真的來了，先鋒仍然是耶律隆慶。不排除遼軍利用了反間計(jì)，先騙取宋軍主力集結(jié)，空等不到后主力退卻再趁機(jī)出兵。但這一次遼軍很不走運(yùn)，遇到了連續(xù)大雨天氣，道路非常泥濘，更可怕的是遼軍的弓弦多采用皮弦，經(jīng)雨水浸泡后失去了彈性。不知此時(shí)遼軍中是否有人想起了雍熙三年的君子館，劉廷讓就是因?yàn)橥恢恋睦淇諝鈱?dǎo)致弓弦不能張開而全軍覆沒，現(xiàn)在他們似乎面臨同樣的困境。但是遼軍對(duì)弓弩的依賴要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于宋軍，因?yàn)樗麄冞€有契丹民族引以為豪的重甲騎兵--鐵林軍。當(dāng)隆慶推進(jìn)至長城口時(shí)，遭到宋軍前陣鈐轄張斌伏擊，由于遼軍不能使用弓箭，被張斌的精騎順利突破前陣。張斌也知道自己兵少，所以看準(zhǔn)隆慶的帥旗直沖。就在這時(shí)，鐵林軍出現(xiàn)了，數(shù)千重甲騎士如銅墻鐵壁般佇立在隆慶前方，張斌知道無可能獲勝，在取得不錯(cuò)戰(zhàn)績后及時(shí)撤離了戰(zhàn)場(chǎng)，趕至威虜軍和大部隊(duì)會(huì)合。

宋軍主力空等一個(gè)多月后剛剛撤回關(guān)內(nèi)敵軍就來了，又錯(cuò)過了大好戰(zhàn)機(jī)，真宗接到張斌的捷報(bào)雖然高興卻也不由得嘆惜。這時(shí)再集結(jié)步兵主力出關(guān)已經(jīng)來不及，只能急詔沿邊各路增援，緊急繪制陣圖傳示王顯。這時(shí)留在關(guān)外的宋軍全部都是騎兵部隊(duì)，約有二萬騎，宋遼兩國歷史上最大規(guī)模的一次騎兵大會(huì)戰(zhàn)即將展開！

遼軍尾隨張斌來到威虜軍，宋軍已經(jīng)在城下列出罕見的騎兵大陣嚴(yán)陣以待。一般來說歷史上只有步兵大陣，很少出現(xiàn)騎兵大陣，因?yàn)轳R畢竟是畜牲，很難訓(xùn)練成科學(xué)的陣型，但一旦成型，騎兵方陣?yán)碚撋媳炔奖疥嚫鼌柡Γ乙呀?jīng)面對(duì)就不能跑，一跑就會(huì)被追殺。現(xiàn)在遼軍只剩下一個(gè)辦法：以優(yōu)勢(shì)重騎兵鐵林軍突破宋軍陣型。鐵林軍在他們的主官鐵林相公(史書未載姓名)的帶領(lǐng)下向宋軍中軍發(fā)起了沖鋒，宋軍主將鎮(zhèn)、定、高陽關(guān)三路都鈐轄魏能率騎兵主力上前迎敵，前陣鈐轄田敏、秦翰各率3000騎從側(cè)翼掩護(hù)，田敏作為靜塞軍指揮使取得徐河大捷后升級(jí)為都指揮使，現(xiàn)在他所率領(lǐng)的部隊(duì)很可能仍包含了那一千騎宋軍騎兵的驕傲：靜塞軍。鐵林軍雖然強(qiáng)大，但是宋軍騎兵也絕非易與，鐵林軍前鋒遭到三路鉗擊后隆慶又派出本方騎兵主力跟上，這時(shí)宋軍的預(yù)備隊(duì)李繼宣也投入了戰(zhàn)斗。在宋軍幾員大將的密切配合下，遼軍陣型開始有所松動(dòng)，而在魏能、田敏、秦翰的鉗形攻擊下，鐵林軍非常吃力。鐵林相公身先士卒，戰(zhàn)士們也無不奮勇沖擊，但是刀劍無眼，鐵林相公終于被魏能一箭擊斃。隨著宋軍騎兵如絞肉機(jī)一般的鋼刀揮動(dòng)，這支承載著遼軍無數(shù)光榮與夢(mèng)想的部隊(duì)--鐵林軍，被淹沒在了萬千馬蹄之下。

鐵林軍的建制當(dāng)然不會(huì)被遼軍所拋棄，但是，這一次的全軍覆沒，已經(jīng)打斷了他的脊梁，那支曾經(jīng)橫絕大漠三千里、馳騁草原數(shù)十年的偉大鐵軍就此覆滅。當(dāng)下一次遼軍重建鐵林軍建制的時(shí)候，只不過是一支普通的重甲騎兵團(tuán)了。

最精銳的鐵林軍覆沒了，遼軍士氣大挫，敗局已定。梁王隆慶還算鎮(zhèn)定，帶領(lǐng)大隊(duì)邊打邊撤，向城西羊山方向撤去。但是，他的噩夢(mèng)還沒有結(jié)束，宋軍前陣鈐轄楊延昭、楊嗣正在羊山設(shè)伏恭候他的大駕。遼軍撤到羊山時(shí)，二楊各率3000騎迎面殺出。面臨絕境的遼軍見宋軍只有6000騎兵，突然爆發(fā)了極其強(qiáng)大的戰(zhàn)斗力，二楊被逼退至羊山腳下，雖居高臨下仍然不能獲得優(yōu)勢(shì)，只好退出了戰(zhàn)場(chǎng)。但是遼軍的逃跑已經(jīng)被遲滯，后隊(duì)被田敏追上(可能是靜塞軍)。田敏和秦翰死死咬住遼軍，一直等到李繼宣的大隊(duì)趕上。遼軍背靠羊山，借助地形拼死抵抗，但李繼宣毫無懼色，率部登山逆戰(zhàn)。之后遼軍不斷轉(zhuǎn)換防御陣地，李繼宣一刻不讓，始終緊咬，戰(zhàn)斗異常激烈，李繼宣滿身受傷，戰(zhàn)馬三次倒斃，均換馬繼續(xù)作戰(zhàn)。最后遼軍傷亡大半后終于從牟山谷逃脫。

戰(zhàn)后清點(diǎn)戰(zhàn)果，宋軍共斬首兩萬余級(jí)(估計(jì)殺敵六至八萬)，陣斬大將15名，其中包括鐵林相公一名，有的史料上還說殺死了遼帝國的大王。戰(zhàn)后，群臣紛紛上書向真宗道賀，宋軍在邊境堆筑京觀，夸耀武功。

史料上評(píng)價(jià)此役“漢騎不滿萬，滿萬則無敵。”這也是歷史上后來那些少數(shù)民族軍隊(duì)此類事件的模板。