镇戍边疆的主将大多妒忌，有人甚至暗中上书诽谤杨业，宋太宗阅毕后，从不多问，封好奏章交给杨业，以示对其信任。

雍熙三年（986年），宋太宗决定北伐辽国，收复燕云十六州。

以忠武军节度使潘美为云、应路行营都部署，任西路军主将，杨业为副主将，西上阁门使、蔚州刺史王侁，军器库使、顺州团练使刘文裕为护军。

各路大军接连攻下了云州、应州、寰州、朔州四个州，军队驻扎在桑乾河边。

恰逢东路曹彬的部队出师不利，在岐沟关之战中惨败，各路军马都被撤回，潘美等人回到代州。

不久，朝廷下诏把这四个州的百姓迁徙到内地，命令潘美等人带领部下的军队保护百姓。

当时辽朝萧太后和大臣耶律汉宁、南北皮室以及五押惕隐率领军队十多万人，再次攻陷了寰州。

杨业对潘美等人说：“辽兵兵力和士气很旺盛，不能和他们交战，朝廷只是让我们护送这几个州的百姓，只需带领部队从大石路出发，先派人秘密告诉云州、朔州的守将，等到大军离开代州的那天，命令云州的军民先出发，我的部队驻扎在应州，契丹人必然来抵抗，就下令让朔州百姓出城，直接进入石碣谷，派一千弓箭手埋伏在谷口，命骑兵在中路支援，那么三州的百姓，就能够万无一失了。”

王侁反驳他的建议说：“带领好几万精兵却如此畏惧怯懦，只需直奔雁门北川，大张旗鼓的前进。”

刘文裕也赞成王侁。

杨业说：“不行，这样一定会失败。”

王侁说：“将军一直号称‘无敌’，看到敌人却犹豫不前，难道有别的心思吗？”

杨业说：“我不是怕死，只是时机对我们不利，白白让士卒死伤却立不了功，您责怪我为何不死，我应当在大家前面。”

将要出发，杨业再次对潘美劝说道：“这次行动一定对我们不利，我，是太原的降将，按理应当处死，皇上没有杀我，恩宠我让我做了将帅，交给我兵权，不是我放过敌人不去攻击，只是想等时机，准备立点军功来报效国家，大家责怪我躲避敌人，我应当率先死命杀敌。”

随后杨业指着陈家谷口说道：“各路军马在这里摆开步兵、弓箭，支援左右翼的兵力，等我转战到这里，你们就用步兵夹击敌人救援我们，否则，都会被敌人所杀。”

潘美于是和王侁率领部下的兵马在谷口布阵。

辽朝视杨业为大患，要求务必生擒杨业。

辽将耶律斜轸听说杨业出兵后，令萧挞凛设下埋伏。

等杨业领兵到来时，耶律斜轸与之交战，佯装败退，然后伏兵四起，耶律斜轸再次进攻，杨业退至狼牙村。

从寅时到巳时，王侁派人登上托逻台眺望，以为契丹军队被打败撤走，都打算争功，立即率兵离开谷口。

潘美不能制止，于是沿着交河向西南行军二十里，不久听说杨业战败，他立即带兵后退。

杨业从中午到傍晚，一直率领部下士兵奋力作战，身上受了十多处伤，身边的士兵几乎全部战死，但他依然亲手杀了数百名辽军，直至战马受了重伤不能前进，才躲藏在树林中，最后他中了辽将耶律奚低之箭，落马被俘。

辽军知道杨业的才能，所以想要劝降他归顺辽国，然而杨业绝食三日，宁死不降！