兩天之後，趙恆下詔北伐，開始了他平生第一次、也是最後一次御駕親征。
出征之前，命李繼隆、石保吉為駕前左右排陣使，將相一概隨駕出征。當時正是隆冬季節，天氣寒冷，朔風凜冽，左右見天氣寒冷，便向趙恆獻上貂皮帽、毳裘。趙恆認為，將士們在寒風中行軍打仗，忍受著削麵的寒風，自己身為皇上，也不能獨自享受。他拒絕了近侍送來的貂皮帽、毳裘。
看來，趙恆頗識鼓勵將士之法。
將士們聽說皇上拒戴貂皮帽，拒穿毳裘，大受感動，紛紛說道：「聖上這等體念我們，此次北伐，一定要拚死報國！」
北伐大軍還在路途行走，前軍已到達澶州。契丹統軍順國王蕭撻凜自恃驍勇，領兵直逼宋軍營前列陣，蕭撻凜帶數騎出陣觀察地形。
宋軍前軍主帥李繼隆得知契丹兵過來了，一面派人奏報皇上，一面帶領眾將士趕到營前觀陣。
李繼隆到達前營，見契丹兵列陣以待，幾個首領人物站在營前的小山包上指手畫腳，便命令部將張環守在床子弩旁，密切注視敵兵的動向，他自己轉進後營去調兵遣將。
床子弩是一種重武器，依靠幾張弓的合力，將一支箭射出，由於張力很大，需要幾十人拉弓才可拉開弓，射程可達五百米,在當時，算得上是威力很大的遠程武器。
張環守在床子弩旁，見敵方一個黃袍大將站在陣前指手畫腳，料知不是常人，也不待請示，悄悄地告知控制床子弩的士兵，悄然一聲令下，突然扳動弩機，頃刻之間，百箭齊發，一齊射向敵兵營前的幾個人，蕭撻凜正在那裡布陣，猝不及防，頓時被射成了刺蝟，斃命當場，身邊的幾個人，也沒有一個活著回去的。
契丹陣上將士見主將斃命當場，慌忙出兵搶回屍首，退兵紮營。待到張環派人報告李繼隆，麾兵驅殺，契丹兵早已逃遠了。
蕭撻凜是契丹一員猛將，他所率領的部隊也是契丹的精銳之師，尚未開戰，便被宋軍射殺在陣前，對契丹軍的士氣是一個重大打擊。
這時，楊延昭守廣信軍，駐紮在遂城，魏能守安肅軍，駐紮在梁門，兩軍離契丹境地最近，契丹軍屢次圍攻這兩個地方，屢戰屢敗。楊延昭追擊契丹軍，每次都是大獲全勝，當時的人便把這兩軍稱做銅梁門鐵遂城。
唯獨王欽若守天雄軍，束手無策，整日里修齋誦佛，閉門默禱，求神靈保佑他能渡過難關。幸虧契丹兵沒有進攻天雄軍，才使得王欽若在這次北伐戰爭中全身而退。
正在前方戰局緊張的時候，突然傳來東京留守趙元份得暴病去世的消息。趙恆立即命參知政事王旦趕回東京處理善後事情，並接替趙元份的職務。
王旦深知當前戰局的兇險，回京之前，特地將宰相寇準叫到趙恆面前，問趙恆，如果十天之後接不到捷報，該如何處理。
趙恆沉默良久，說：「立皇太子！」
實際上，這是將江山社稷託付給了王旦。
王旦出身名門，老成持重，趙恆非常器重他，常在他奏事退出時，以目光相送，並在心裡說，致朕為太平天子者，必定是此人。一次，趙恆與錢若水聊天，錢若水當著趙恆的面，也說王旦可任大事。趙恆說，朕也是這樣想的。
可見，趙恆委王旦如此重任，是對王旦深信不疑。
三天之後，趙恆御駕抵達韋城，但前方戰況不明，王超的部隊又沒有按照事先約定南下接應，趙恆開始猶豫，是否按原計畫繼續北上。此時隨行的官員中，有人主張儘快撤退到金陵，也有人主張撤回京城。寇準則堅決反對，他對趙恆說：「陛下現在只能前進，不能後退！河北諸軍日夜盼望陛下到來，如是現在撤退，軍心必然大亂，遼軍趁勢前來攻打，恐怕到不了金陵就成了契丹軍的俘虜。」
趙恆聽後大驚失色，加之有其父太宗親征失蹤的前車之鑒，於是不敢再提撤退之事。
宋軍在日夜兼程北進，遼軍也在繼續南下，他們的主力早於趙恆之前到達澶州（河南濮陽）城下。宋朝大軍行動遲緩，景德元年十一月二十五日才到達澶州南城。
澶州以黃河為界，分南、北兩城，南城相對較為安全。趙恆看到河對岸煙塵滾滾，就想留在南城，不去北城。寇準勸說道：「宋軍的主力都在北城，陛下如果不去北城，親征就沒有任何意義了。再說，各路大軍已經陸續到達澶州，陛下去北城也不會有什麼危險。」
殿前都指揮使高瓊也勸趙恆過河到北城去，並且信誓旦旦地拍著胸膛說：「請陛下放心，臣率兵保駕，定保萬無一失。」說罷，也不等趙恆同意，就命令衛兵們護送皇上前進。
趙恆勉強隨大軍渡河，到了北城，在城樓上召見各軍將領。宋軍將士看到城樓上的黃龍旗，知道是皇上到了，立即萬眾歡騰，一齊高呼萬歲，聲雄氣壯，數十里外都能聽見，契丹兵卒聽到喊聲，嚇得膽戰心驚。
契丹自蕭撻凜被射死之後，士氣受到很大影響，又見大宋皇帝御駕親征,並親自登上城樓督師，更是氣沮。蕭太后派出兩員大將，挑選五千精騎，命令他們說，大宋皇帝到了澶州，你們快去攻打一陣，給大宋皇帝一個下馬威。
兩員大將領命，率領五千精騎，前來攻城。
寇準認為這是來試陣的，奏請趙恆命將士出戰，痛擊一陣，不要被敵人小看了。
趙恆命李繼隆開城迎敵。
李繼隆領旨，率領三軍，放炮出城。
李繼隆本來就是勇冠三軍，威猛無敵的大將，又見皇上在城樓上親自督戰，更是精神抖擻，率領宋軍，身先士卒，衝上前去，與契丹兵展開激烈戰鬥。
李繼隆的部下雖然也都是身經百戰的精銳之師，但他們從來沒有當著皇帝的面與敵人戰鬥，碰上了這樣的機會，人人都想表現一番，沖向敵陣，人人猶如下山的猛虎，個個似出海蛟龍，勢不可擋。頃刻之間，契丹軍便被殺得七零八落，非死即傷，最後活著逃回去的只有百餘騎。
趙恆嘉獎了出戰的將士。然後將軍隊的指揮權交給了寇準，他自已下城回行宮去了。
趙恆雖然把指揮權交給了寇準，但心裡還是忐忑不安，轉回行宮之後，派人去打探，看寇準在做什麼。其實，寇準等人內心的憂慮絕不亞於趙恆，只是不能表露出來而已。為了穩住皇上的心，寇準每日與楊億等人飲酒作樂，裝出毫不在意的模樣。
派去打探消息的人，把寇準的一舉一動向皇上作了彙報。趙恆聽了後，心下大寬，高興地對左右說：「大敵當前，寇相還有此閒情逸緻，他一定是胸有成竹，勝券在握了。這樣，朕就放心了。」
寇準其實是外松內緊，受命之後，召集幾位將領，對軍事作了周密布署，號令三軍，軍紀威嚴，士兵們既畏懼，也高興，都認為如此治軍，這個仗一定是能夠打勝。
宋、契丹雙方在澶州相持了十餘日，形勢對宋軍相當有利，宋軍堅守遼軍背後的城鎮，又在澶州城下射死契丹軍大將蕭撻凜，擊退契丹軍的一次進攻，使契丹軍士氣一落千丈。
蕭太后唯恐腹背受敵，無奈之下，便命韓杞為使者，與曹利用同到澶州城與宋講和。
趙恒生性優柔寡斷，並沒有與契丹一決勝負的決心。早在與契丹開戰之前，他就聽從王繼忠的建議，命曹利用至契丹議和。曹利用至契丹後，因蕭太后一定要宋廷割讓關南地區，被曹利用很堅決地拒絕，使和議沒有達成，現在，蕭太后主動提出議和，當然是正中趙恆下懷。
曹利用帶契丹使臣韓杞進入澶州，先行謁見趙恆。他對趙恆說，契丹的意思，想要宋朝將關南地區的土地割讓給他們，他已經當著契丹主和蕭太后的面拒絕了契丹人的要求，他們還提出賠款一條，他也沒有承認。
趙恆說道：「朕說過，割地一事，是萬不能答應的。如果契丹恃強要挾，非要朕割讓土地不可，朕決意用武力與他解決。若要賠款，從前漢朝也曾把玉帛賜給單于，這是有先例的，不傷國體，可以商量。朕過去是這個意見，現在還是這個意見。」說罷傳契丹使臣覲見。
契丹使臣韓杞進了行宮，向大宋皇帝行跪拜之禮後，呈上國書，並說奉國主命，索還關南地區，如果宋能滿足這個要求，和議就可以達成。
趙恆接過國書之後，並沒有馬上答覆，而是放在案几上，吩咐曹利用帶使臣下去，設宴招待，等候答覆。
曹利用領旨，引韓杞退出。
趙恆立即召見寇準，商量與契丹和議之事。寇準聽趙恆說準備要承認賠款與契丹議和，並沒有投贊成票，他對趙恆說：「如果陛下要想保住百年間不再發生戰事，一定要令契丹俯首稱臣，把幽、薊十六州土地盡還我國，賠款的事，休要提起。如果不然者，數十年後，契丹又要謀我了。只要契丹答應了這個條件，才許和議。他要恃強，就用戰爭與他解決。我軍自陛下御駕到來，軍氣日壯，戰將雲集，正可一戰大破敵兵！」
趙恆要賠款議和，寇準不但不同意賠款，而且還想要契丹稱臣，乘機收復燕雲十