宋朝并不是一个统一王朝，宋朝只是局部统一的王朝，宋朝缺少燕云十六州，并没有完成统一。《宋史·地理志》就记载，“至是，天下既一，疆理几复汉唐之旧，其未入职方氏者，唯燕云十六州“而已。”
燕云十六州大致包括今天的北京、天津地区以及河北北部、山西北部的大部分地区。主要是指幽州（今北京）、瀛州（今河北河间）、檀州（今北京密云）、蓟州（今河北蓟县）、涿州（今河北涿州）、莫州（今河北任丘北）、妫州（今河北怀来）、蔚州（今河北蔚县）、朔州（今山西朔州）、顺州（今北京顺义）、云州（今山西大同）、应州（今山西应县）、儒州（今北京延庆）、新州（今河北涿鹿）、寰州（今山西朔州东）、武州（今河北宜化）。其中的两大核心地区是幽州也就是今天的北京和云州今天的大同。
燕云地区自古以来就是一处战略要地，具有很高的战略价值。尤其是幽州北面扼守燕山和太行山北支的长城一线，形势险要，易守难攻，是中原王朝防止游牧民族入侵的天然屏障，是游牧文明和农耕文明的交界处，在司马迁的史记中属于汉朝四大经济区龙门碣石地区。
燕州地区往南便华北平原。若越过燕州地区南下，便没有阻碍，唐时期就设置了范阳节度使和河东节度使，燕云十六州就隶属于这两大部分。
燕云十六州的丢失要从五代史来说起，自黄巢起义后唐朝藩镇割据加剧，朱温乘机崛起于中原建立了后梁政权。
但后梁只占据着中原和山东地区只有56万平方公里，北部有着河东节度使晋王李克用和幽州地区的刘仁恭两大势力，但河东节度使出了一位军事天才李存勖，先后灭掉了桀燕（刘仁恭在911年在幽州称帝国号燕），灭掉了后梁，降服陇右地区的岐国，更是灭掉了前蜀，天下俨然要统一天下，在后唐李存勖手里，后唐的疆域是五代时期最辽阔的曾有人说天下四分已得三分,面积达到了195万平方公里。
但唐庄宗李存勖是前半生似唐太宗勇武，后半生似唐玄宗昏庸，任用伶人戏子做官，自己还做戏子打扮自称李天下，后唐很快就内乱，李存勖被乱箭射死，李克用的养子李嗣源在石敬瑭的劝诱下决心自立平叛，于是进军洛阳。李嗣源在洛阳称帝，在位期间治贪官，杀污吏，体察民间疾苦，选贤任能，石敬瑭便是李嗣源重用的将领之一。
石敬瑭本是李嗣源的得力将领，也是他的女婿，有勇有谋，战功赫赫。李嗣源去世后，其子李从厚继位，但不久就被李嗣源的养子李从珂所杀，进而夺取皇位，自立为帝。身为河东节度使的石敬瑭指责李从珂，且不听从让其入京的圣旨，朝廷以石敬瑭不听皇帝的诏命，降制削夺官爵，降为晋州刺史，并派北面副招讨使张敬达领兵围困石敬瑭于晋阳。为了保命，石敬瑭派桑维翰，向契丹求援，把雁门以北及幽州之地(燕云十六州)为辽太宗耶律德光寿礼，并向契丹输纳岁币三十万。
辽太宗耶律德光为了得到燕云十六州，答应援助石敬瑭。辽太宗天显十一年（936年），辽太宗亲自带兵赶赴，从雁门关进入山西。
辽太宗在晋阳城册封石敬瑭为大晋皇帝，并亲自解衣冠授予石敬瑭。石敬瑭攻入洛阳后唐末帝李从珂帝自焚而死后唐灭亡，石敬瑭建立晋国，史称“后晋”，石敬瑭即为晋高祖。作为交换条件，后晋天福三年（938年），石敬瑭把燕云十六州之地割让给辽，并且每年给辽输金帛石敬瑭自称为“儿皇帝”，尊称契丹主为“父皇帝”。如果按照辽太祖耶律阿保机和河东节度使李克用结拜为兄弟来算，李克用的养子唐明宗李嗣源和辽太宗耶律德光同辈，石敬瑭是李嗣源的女婿按照辈分确实比耶律德光低一辈。但耶律德光错在割让了燕云十六州，唐高祖为了进入关中防止后面起火也曾向突厥称臣，唐太宗李世民也曾和突厥请和，目的在于为统一天下和决战突厥争取时间，
石敬瑭割让燕云十六州给辽遭到大臣的反对，大将刘知远劝谏高祖：称臣可以，以父视之太过。厚以金帛赂之，足可以让契丹出兵，不必许以割地，恐他日大为中国的大患，后悔就来不及了。但是石敬瑭不顾反对，仍把燕云十六州割给契丹，这位刘知远就是后来后汉的开国皇帝。
自此，燕云十六州被纳入辽的版图，使得辽国的疆域扩展到长城一带深入中原王朝的腹地。燕云十六州入辽后，辽太宗以幽州为南京，作为辽的陪都，幽州由此成为辽的五京之一，称南京析津府。
后晋高祖石敬瑭死后，燕云十六州的问题很快显现出来，其养子石重贵继位。石重贵不甘屈居契丹之下，决定向契丹称孙不成称臣。947年，被契丹所灭，全军投降，后晋也因此灭亡。辽太宗攻入开封，在开封登基，宣布要做中原之主，改国号契丹为辽，但由于不善于治理汉地，各地纷纷反辽，刘知远看准时机，在太原称帝，建立了后汉政权。他没有马上改国号，但弃石重贵开运年号，而延用石敬瑭的年号，称天福十二年。接着，刘知远下诏禁止为契丹括取钱帛，慰劳保卫地方和武装抗辽的民众。在诸道的契丹人一律处死等等。于是晋朝旧臣纷纷投诚归附。
同年六月刘知远进入开封并建都，改名为暠，改国号为汉，改天福十三年为乾祐元年，蠲免赋税，大赦天下，称帝。
契丹军进入中原后，到处以“打草谷”的名义掠夺财物、杀害无辜百姓，中原地区人民反抗不断，耶律德光被迫北撤，留萧干守卫汴京，刘知远看准时机，采纳了郭威“由汾水南下取河南、进而图天下”的正确建议，命史弘肇为先锋，举兵南下，一路势如破竹，所向无敌，很快拿下了洛阳和汴京。至此，中原基本上平定。
刘知远当了一年皇帝后不久去世，汉隐帝继位，但猜忌郭威，郭威谎称契丹犯边，北上澶州突然发生兵变，郭威黄旗加身，郭威称帝，郭威灭后汉称帝，951年改国号为“周”，定都汴京（今河南开封）。中原地区迎来了五代时期的最后一个朝代。显德元年（954年），郭威去世，因郭威无子，养子柴荣继位，是为周世宗。周世宗继位后，实行了一系列的改革，国力逐渐强大起来。鉴于燕云十六州的重要地理位置，世宗开始了北上收复燕云地区的战争。
显德六年（959年），周世宗亲自率兵北征。先后取得莫州、瀛洲、易州和瓦桥关、益津关、淤口关，把瓦桥关改为雄州，把益津关改为霸州。雄州就是今天的雄安地区，辽将周世宗收复的地盘称之为关南之地。
之后，世宗意欲继续北征，攻取幽州。辽闻其亲征，君臣恐惧，沿边城垒皆望风而下。在战争形势有利的情况下，世宗染病，不得不班师回朝。世宗车驾至瓦桥关以后，驾崩于万岁殿，留下遗憾，周世宗被认为是五代第一明君，是最有可能统一中国的君主，可惜在北征契丹途中去世年仅39岁，辽此时是嗜酒如命的辽穆宗人称睡王。
周世宗在改革后国力加强准备充足的情况下，亲自北征，意欲收复燕云十六州，虽收回三关和三个州，但终因病而未取得成功。周世宗柴荣死后，柴宗训继位，仅仅过了一年，后周便灭亡。周世宗收回瀛洲、莫州，燕云十六州中剩余十四州还在辽的控制之下，其中收复的易州是辽灭后晋时期丢失的，此后后周的继任者宋再次因因燕云十六州和辽再起干戈。
宋要收复燕云十六州很大原因在于护中原王朝尊严的需要。自古形成的夷夏观在北宋人的心中已经根深蒂固。北宋王朝一直视自己为中原的正统王朝，其他民族皆为蛮夷，在五代事中他们称耶律德光为戎主，作为中原王朝应有的尊严，不可侵犯。所以对于燕云十六州被契丹族所占，一直是宋朝统治者的一块心病。
契丹在唐朝时就已经归附中原王朝。唐太宗贞观二年（628年），契丹首领摩会归降唐朝，向唐朝贡。
唐贞观二十二年（648年），契丹首领曲据率领兵众归附唐朝，唐太宗在他们的居住地设置玄州，隶属于营州都督府，并任命曲据为刺史。4月9日“契丹辱纥主曲据率众内附，以其地置玄州，以曲据为刺史，隶属营州都督府。”
贞观二十二年11月23日，契丹将领窟哥率领契丹举部归属唐朝。唐在契丹本部设置松漠都督府，以窟哥为松漠都督，并赐首领窟哥为李姓。这就标志着契丹已正式归属唐朝的行政建制，由唐中央政权管辖，此后也一直保持着这种关系。
后梁时期，契丹仍向后梁进贡，但是随着契丹势力的增强，地位也不断提升，契丹和后唐为兄弟之国，甚至后晋成为了其宗主国，宋朝建立后，依然想要维持唐朝时这种“贡赐贸易体系，契丹是大宋的藩属，契丹的首领经过中原王朝的册封才合法。但宋朝一向被视为蛮夷的契丹族所建立的政权力量强大起来，渐渐有压倒北宋王朝的趋势，这是宋朝廷所不能接受的。“传统中国思想家和史家大都视统一帝国及其维持的朝贡制度为理想，而以与外族建立平等关系为耻辱。而随着辽力量的增强，宋感觉到辽的威胁越来越大，想通过收回燕云十六州来确立自己作为中原王朝统治者的地位。
其次，燕云十六州是防止少数民族入侵的重要屏障，燕云地区位于燕山以南，北距长城较远，一向都是汉族聚居区，为中原王朝控扼蒙古高原和东北地区的基地，燕云的丧失，使北宋与辽共有华北平原，北宋也就无险可守了。”
北宋自宋太祖开始就对燕云十六州念念不忘，到了宋徽宗时期为了收复燕云十六州甚至和金朝结盟联合灭辽。
宋太祖先南后北 设立封桩库为收复燕云十六州做好资金储备
宋太祖建立宋朝时，唐代的藩镇割据遗留下来的割据政权仍然存在，各国之间的战乱不断，严重阻碍了南北经济文化的交流和社会的发展，且宋王朝是新建立的政权，不免会受到其他割据政权的敌视，因此其他割据政权的存在也严重威胁到宋王朝的安全。宋太祖在位期间，一直致力于统一战争。宋太祖为了完成统一大业，与众臣商议，制定了“先易后难，先南后北”的战争策略，平定五代十国时期剩余的割据政权，主要有后蜀、南汉、南唐、北汉几个小国。为了避免两面夹击的困境，宋太祖就必须先处理好与辽的关系。
《宋朝事实》记载：五代时，朝廷招募百姓盗契丹的马，朝廷给他们钱，以此来补充战马的匮乏。太祖受命，务保境息民，不要在宋辽边境生事，令百姓归还之前前所盗马。颁布法令禁止出边境盗马。
宋太祖此时是要保证与辽边境的和平。避免两线作战，宋太祖与辽的和盟只是为了平定南方，从未忘记收复燕云十六州。开宝九年（976年），群臣再奉表请加尊号一统太平。宋太祖说：“燕晋未复，岂能说是一统太平乎？
宋太祖最初想用赎买的方法来解决燕云问题，若赎买不成再采取战争的方式。太祖在内府库设置“封桩库”，储积大量金帛。宋太祖曾说“石晋为了自己的私利，割幽蓟以赂契丹，使幽云地区的百姓，生活在外境，朕甚悯之。欲俟斯库所蓄满三五十万，即遣使与契丹约，若能归还我土地百姓，我将用这些金帛赎回，若是不行，我将散尽其财、招募勇士，收复燕云。太祖把平定诸侯和国家运行剩余的钱都归入了他成立的封桩库内，准备用作赎买燕云十六州的经费。
宋太宗继位后，在封桩库感叹太祖皇帝蓄积的金帛：“此金帛如山，用何能尽？”太祖聚积的金帛之多，不可胜数。但是太祖的计划是先收北汉，完成统一后再以赎买的办法收复燕云十六州，然统一大业未完成，太祖便去世了，收复燕云十六州的计划并未实施。976年，太祖驾崩后，其弟赵光义继位，即为宋太宗。太平兴国四年（979年），太宗统一北汉。此后便将主要精力放在了解决燕云十六州问题上，并为收复燕云地区，进行了两次大规模的北伐战争。
宋太宗的两次北伐
开宝九年（976年），宋太宗继位后，继续太祖未完成的统一事业，灭北汉，实现局部统一。燕云十六州的问题一直是太宗的一块心病，宋太宗在灭北汉之后，未经整顿军队，立即率军北伐契丹，意图趁胜利之势，一举收复燕云十六州。但是北宋军队经过讨伐北汉的战争，已经十分疲乏，“围攻太原数月，赏赐也没了，将士困乏。会刘继元降，人人有希赏意。而上将伐契丹，取幽蓟，诸将皆不愿行，然无敢言者”。
太平兴国四年（979年），宋太宗亲自率兵北伐。战争初期，因辽军未做准备，且燕云十六州汉人居多，许多城守开城投降。
6月20日，太宗到达岐沟关，契丹东易州刺史刘禹带州投降。太宗到达涿州，判官刘原德开城投降。
23日，太宗于城北监督诸将攻打幽州城，幽州山后八军瓷窑务官三人投降。
30日，太宗于幽州城下亲自督战，幽州诸县令及乡民五百人归降。
7月，契丹建雄军节度使顺州刘延素与官署十四人来降。7月5日，蓟州刘守恩与官署十七人投降等等。太宗继续攻取幽州，但日久不下，士兵疲惫，士气低落，而此时的辽朝的皇帝不再是昏庸的辽穆宗而是圣主辽景宗，辽景宗耶律贤得知幽州被困，便派兵增援，在高粱河（今天北京动物园的那条河）两军展开激战，宋军大败，宋太宗大腿中箭，乘驴车逃走。“高粱河之战”宋军大败，太宗不得不班师回朝。但太宗仍未放弃，并于雍熙三年（986年）又一次北伐。
雍熙三年（986年）三月，宋军分三路进行北伐：“三月，潘美出雁门，自西陉入，与敌战”，北至寰州，寰州刺史赵彦辛举城投降，后来相继取得应州、云州。曹彬“进壁于涿州东”，与敌人交战，取得涿州。田重进至飞狐北界，与敌军交战，大胜，后来又夺取灵邱、蔚州。计划三路军在幽州会和，然后以全师攻取幽州。三路大军收复了不少失地，但是后来，米信在新城作战失利，曹彬又在岐沟关被辽将耶律休哥打败，宋太宗下令撤军，北宋名将杨业孤军奋战，最后战败被俘，宋军收到严重损失。“雍熙北伐”最后失败。
随着宋太宗两次北伐的失败，宋朝遭受到了前所未有的损失，宋太宗的对辽战略也由进攻转变为防守，开始把重点放在朝廷内部。两次北伐的失败彻底摧毁了宋太宗和大臣们收复燕云地区的信心，此后宋太宗和朝臣也不再提收复燕云之事。
宋真宗时期以和为主
宋真宗景德元年（1004年），萧太后和辽圣宗率兵三十万南下入侵北宋。辽此时的目的不在于灭宋，而是以打促和来保证燕云地区的安全，燕云是辽重要的经济区，燕云地区的人口占辽的五分之二，燕云是重要的农耕可保障辽的粮草供应，。
宋由于失去了燕云这一天然屏障，辽军南下进入河北平原，毫无阻碍，势如破竹。很快就率到澶州城北，直犯大军，三面围攻澶州，轻骑由西隅突进。契丹来势汹汹，宋朝廷震惊，宋真宗在寇准等人的建议下被迫亲征。
在与辽战争中占据有利形势的情况下，宋真宗采取了以和为主的态度，双方签订了“澶渊之盟”。盟约不仅规定宋朝须向辽交纳岁币，而且规定了两国的疆土，“所有两朝城池，并可依旧守存”，两国不得互相侵扰，这等于是从法律上承认了燕云十六州归属契丹。“澶渊之盟”后，宋辽维持了近百年和平，但是真宗一朝，也不再提收复燕云十六州。但是燕云问题仍然是一个悬而未决的存在，仍是北宋王朝的心病。
宋神宗时期河湟开边
澶渊盟约订立后，宋辽维持了百年和平。虽然燕云十六州问题仍然存在，但宋辽双方并未再发生大规模的战争。宋仁宗时期，为了防御辽兵南侵，在河北路疏河兴塘，把洼淀河泊连接在一起，形成一条“绵亘七州军，屈曲九百里，深不可以舟行，浅不可以徒涉”的“水长城”。辽趁宋与西夏交战之际，遣萧英、刘六符等出使北宋，向北宋索要关南之地。
为了平息宋辽争端，宋仁宗采纳富弼、范仲淹等人的建议，在澶渊之盟所定的岁币的基础上增加银十万两、绢十万匹，宋辽争端和平解决。宋英宗时，基本沿用宋仁宗的对辽政策。因此，宋仁宗、宋英宗两朝与辽的关系都是以和平为主。
到宋神宗时期，宋辽两国还是继续维持着“澶渊之盟”签订后的和平，但是宋神宗一改宋仁宗时期的怀柔政策，主张用武力彻底解决边患问题
先易后难，先平定河湟谷地，获得稳定的战马，再谋西夏，最后收复燕云十六州。因此宋神宗任用王安石进行变法富国强兵为统一中国做好准备。
宋神宗开始对河湟用兵时，但辽朝震动。熙宁八年（1075年），辽派遣使臣到宋朝，要与宋商定地界，以威胁北宋放弃对河湟用兵。富弼、韩琦、司马光、文彦博等保守派也反对宋神宗的主战思想。韩琦赞扬宋仁宗、英宗两朝对辽采取的怀柔政策，“七十年间，二边之民，各安生业，至于老死不知兵革战斗之事。至仁大惠，不可加也”。司马光也认为应该以和为主，宋神宗为了收复燕云十六州的目的，暂时对辽妥协，派韩缜负责与辽边界的商定，宋神宗时期，宋朝与辽国之间存在着复杂的领土争端。黄嵬一带（在今山西省原平市北崞阳西南），位于宋辽边界，其归属问题成为了双方谈判的焦点。为了解决这一问题，宋神宗任命沈括为出使辽国的全权负责大使，前往谈判黄嵬一带的归属问题。
黄嵬一带的地理位置十分重要，它连接着宋辽两国，具有重要的战略地位。历史上，黄嵬一带曾经是宋朝的领土，但后来被辽国占据。在黄嵬一带的归属问题上，宋朝和辽国存在着激烈的争议。
在经过多轮谈判后，沈括与辽国最终达成了协议。黄嵬一带仍然归属于宋朝，但辽国在一定时间内享有对该地区的经商权。宋辽关系缓和，宋神宗继续对西夏的战争，元丰五路伐夏
元丰四年（1081），西夏梁太后囚禁夏惠宗秉常导致国内政乱。宋神宗认为攻占西夏的良机已至，趁此发动五路伐夏大战。宋神宗部署李宪部出熙河路，种谔部出鄜延路，高遵裕部出环庆路，刘昌祚部出泾原路（刘昌祚受高遵裕的节制），王中正部出河东路，欲一举攻克西夏兴、灵二州 。按作战计划，泾原、环庆两路合取灵州，河东、鄜延两路先会师夏州，再攻怀州，最后四路合攻兴州。宋廷还请吐蕃出兵渡黄河攻取凉州，以牵制西夏右厢兵力。
五路中，李宪以大将李浩为先锋，由今临洮出发，翻越马衔山，至康古城（今榆中境内），进而取西市新城（今榆中三角城），九月二日，攻克兰州。李宪设帅府于城内，并建置兰州，李浩为知州。次年正月，宋廷改熙河路为熙河兰会路。兰州归入北宋版图。
种谔作战积极，率所部沿无定河西进，起初势如破竹，通过一系列间接攻城战略的运用，先后攻取了西夏的米脂寨、石州、夏州、银州等地。但西夏采取诱敌深入，坚壁清野策略，但宋军很快就因为军粮供应不继，又逢大雪，部队非战斗减员达三分之二以上。
泾原路刘昌祚部作战勇猛，乘胜直抵灵州城下，但高遵裕缺乏对战局的整体把握，在缺乏攻城器械、后勤不足的情况下盲目命令刘昌祚直接攻城、宋军屯兵坚城之下，围攻十八日不克。而西夏军放黄河渠水灌淹宋军营地，又断绝其粮饷之道，宋军士兵因冻溺饥饿而死者极多。宋廷因此下令班师。
此战神宗立动用了40万大军讨伐西夏。北宋先胜后败，损失极其严重，估计约20万将士客死异乡。宋军只占领了兰、银、石、夏、宥诸州和横山北侧一些军事要点，于夺取整个西夏相比这些微不足道。
此后在元丰五年（1082年）9月给事中徐禧、鄜延道总管种谔带兵攻夏，准备一举灭夏。徐禧等人攻入西夏横山地区，直逼西夏首都兴庆府（今宁夏银川）。为了灭夏，徐禧等人在永乐川筑永乐城（今宁夏境内）。西夏梁氏遣统军叶悖麻、咩讹埋等，领六监军司兵三十万攻永乐城，徐禧不听部下高永亨突袭敌军的谋略，而以兵万人列阵城下。夏军渡河后，向宋军发动猛攻，宋军战败，退入城中。夏军兵围永乐城，截断流经城中的水源；沈括以及宦官李宪等人的救兵受阻。由于怨恨徐禧，种谔未予援救。夏军终攻破永乐城，徐禧等人死难，宋军战死士卒、役夫二十余万。宋神宗在与夏战争中失利，损失严重，宋神宗无力再战，被迫放弃收复燕云十六州的计划，最后郁郁而终。宋哲宗继位后，主张恢复宋神宗时期的对边政策，但仅对西夏用兵，并未对辽用兵。
宋徽宗联金抗辽
北宋末年，一直受辽统治的女真族完颜部渐渐崛起，并建立了金国。北宋想要联合高丽攻辽而收复燕云十六州的计划失败，需要新的盟友共同对辽，金也想灭辽以摆脱辽的控制，与宋直接进行合作，订立了“海上之盟”。
宣和元年（1119年），燕云十六州地区燕地赵良嗣投靠北宋，向宋徽宗建议要收回失去的疆土，“辽国必亡，陛下念旧民遭涂炭之苦，复中国往昔之疆，代天谴责，以治伐乱，王师一出，必壶浆来迎。万一女真得志，先发制人，后发则受制于人，就晚了”。赵良嗣的建议迎合了当时宋徽宗想要收复燕云十六州的想法，因此得到重用。李良嗣向宋徽宗进言：“我言辽可取，若能遣使结女真，与共图之，则石晋所割燕云之地可复也。”宋徽宗以此问大臣的看法，郑居中、邓洵武等人以宋辽百年友好不应再生刀兵竭力反对，但是童贯、王黼等人认同赵良嗣的观点。
宋徽宗想要完成太祖皇帝等几代人未完成的事业，十分认同赵良嗣的看法，且在宋仁宗之时就已经有人提出联合女真对抗辽的策略，所以宋徽宗更加坚定了联金抗辽的决心。宋徽宗决定派遣使者到女真，与之“结约”夹攻辽国，以收复燕云十六州，命蔡京、童贯主管此事，与金订立盟约。
于是在宣和二年（1120年），宋徽宗命赵良嗣以买马名义再次使金，但宋徽宗在诏书写的是燕京所管州城，金认为的是宋要的是燕京的一府五州，赵良嗣在谈判中尽量扩大燕京的辖区，要求将西京和平州、营州都包括进去，即恢复长城以南一切汉地，却被金人以不属燕京管辖为由断然驳回。最后双方约定：届时金进攻辽中京（今内蒙古赤峰宁城西），宋攻取燕京一带，事成以后，燕京归宋所有，将送给辽的岁币转送给金岁赐五十万两。赵良嗣回来复命，朝廷才知御笔作茧自缚，再派马政报聘，在国书中把燕云十六州一一注明。不料金人态度强硬，表示宋方如果要求过高，只有解约了事。
正当宋金使节在争论燕云十六州问题时，宋军的主力却在镇压方腊在南方无法脱身，无人敢作主，只得说按照宋徽宗最初的条件，宋认为的是燕京所管州府是燕云十六州，金认为的是燕京的一府六州，金使不得要领而返。
宣和四年，金人约宋攻辽。当时，在金军追击下，辽天祚帝已逃入夹山，辽只剩下燕京一隅之地，耶律淳被拥立为北辽皇帝，支撑着残局。童贯镇压了方腊，正踌躇满志，以为只要宋军北伐，耶律淳就会望风迎降，幽燕故地既可收复。
四月，童贯以河北河东宣抚使率军北上。五月，徽宗又任命蔡攸为两河宣抚副使，与童贯共领大军。童贯到河朔一看，这里百年不识干戈，驻军骄惰，战备松弛，连当年为阻遏辽朝骑兵而构筑的塘泊防线也都水源枯竭，堤防废坏。
这时童贯也只能硬着头皮进军，他派人去向耶律淳说降，被耶律淳杀死。宋军张贴黄榜，宣传吊民伐罪之意，却不见有辽地汉民箪食壶浆出迎“王师”。实际上，燕云汉民已经被辽统治了百年之久，也习惯了辽朝对他们的汉化统治。
童贯大军到达高阳关（今河北高阳东），即命都统制种师道率东路军攻白沟，辛兴宗率西路军攻范村（河北涿县西南）。种师道是西北名将，以为伐辽是乘人之危的不义之战，完全是消极参战。他得知前军统制杨可世被辽军先败于兰甸沟，再败于白沟，辛兴宗也在范村溃败，就撤军雄州（今河北雄县），被辽军所乘，鏖战城下，损失惨重。徽宗闻知，对辽的态度立即由藐视转为畏惧，急召大军还师。童贯把指挥无方的责任全推给了种师道等，将他们或贬官或致仕。
七月，耶律淳病死，其妻萧德妃以太后主政。宋朝正是王黼为相，他便鼓动徽宗让童贯、蔡攸再次发兵，以刘延庆替代种师道。金人惟恐宋军靠一己之力先取了燕京，得不到宋朝的岁赐，便遣使来约战期，宋派赵良嗣再使金朝，讨论双方履约事宜。
刘延庆因有前车之鉴，十万大军畏缩不前。辽涿州守将郭药师见辽朝朝不保夕，率劲旅常胜军八千人以涿（今河北涿州市）、易（今河北易县）二州来降，隶属刘延庆麾下。不费一兵一卒得两座城池，宋徽宗有点忘乎所以，赏赐郭药师的同时，御笔改燕京为燕山府，其他八州也一一赐名，似乎一府八州都已入囊中。
童贯派刘延庆、郭药师率大军十万渡白沟伐燕，行至良乡（今属北京），被辽将萧幹邀击，就屯兵卢沟以南，闭垒不出。郭药师自愿率奇兵六千，乘敌后空虚，夜袭燕京，但要求延庆派其子刘光世率师接应。
郭药师攻入了燕京，辽军殊死血战，刘光世违约不至，郭药师军死伤过半，仅数百骑逃回。辽将萧幹断了宋军的粮道，扬言辽军三倍于敌，将举火为号，一鼓聚歼宋军。刘延庆闻风丧胆，一见敌军火光，就自焚大营，仓惶南逃，士兵自相践踏百余里，粮草辎重尽弃于道路。次日，宋军在白沟被追兵再次大败，退保雄州。
这一仗使熙丰变法以来积蓄的军用储备丧失殆尽。至此，童贯主持的两次伐燕均告失败，而覆亡在即的辽朝居然大获全胜，金朝也在一旁冷眼看清了宋朝的真实力。
这时，金太祖已攻下辽中京与西京（今山西大同），岁末，亲率大军攻克了燕京。他见宋军一再失利，对来使赵良嗣的态度十分倨傲和强硬。赵良嗣奉命与金朝谈判履约交割的相关事宜，他明知金人得寸进尺意在毁约，但宋朝在军事上硬不起来，他在谈判桌上也就没了底气。
经过几次使节往来和讨价还价，金人下最后通牒：金朝只将燕京六州二十四县交割给宋朝；宋朝每年除了向金朝移交原来给辽朝的五十万岁币，还须补交一百万贯作为燕京这几年的赋税，要是半月内不予答复，金朝将采取强硬行动。
宣和五年正月，赵良嗣回朝复命，徽宗全部答应，只让他再次使金，要求归还西京。金朝乘机再向宋朝要了了二十万两的犒军费，宋朝也一口应承，但金人最后照单收了银两，仍拒绝交出西京。
四月，双方交割燕京。金军入城近半年，知道城池将归宋朝，便大肆剽掠洗劫，居民逃匿，十室九空，整座城市几如废墟。金军临走时，又将富民、金帛、子女捆载而去。童贯、蔡攸接收的只是一座残破不堪的燕京空城和蓟（今天津市蓟州区）、景（今河北遵化）、檀（今北京密云）、顺（今北京顺义）、涿、易六州，其中涿、易二州还是主动降宋的。
尽管如此，宋徽宗还是自我陶醉，王黼、童贯、蔡攸、赵良嗣等都作为功臣一一加官晋爵，徽宗还命人撰写《复燕云碑》来歌功颂德，似乎太祖、太宗未竟的伟业，真的由他来完成了。
宋金海上之盟至此已算交割清楚，但宋朝所得并不是全部的燕云故地，虽心有不甘，但无可奈何军事实力不如金。而三国在这一地区的利害关系也并未最后定局，稍有风吹草动，就牵一发而动全身。当时守平州（今河北卢龙）的是张瑴（亦作张觉），他原是平州所在的辽兴军节度副使，在辽末动乱中控制了平州，扩张实力，窥测方向，在辽、宋、金三国之间待价而沽。金军攻下燕京，改平州为南京，为了稳住他，加其为同平章门下事，判留守事，一方面则打算找寻机会翦除他。
宣和五年八月，金太祖病死，金太宗继位，下令将辽朝降臣和燕地居民远徙东北。燕民不愿背井离乡，过平州时私下鼓动张瑴叛金投宋。张瑴与翰林学士李石计议后，与金公开决裂，派人迎奉天祚帝之子，企图复辽。同时，他还派李石向宋朝表示归降之意，宋徽宗心动，以为可以藉此收回平州。宋徽宗更是认为收复唐朝末期丢失的平州等地更是不世之功，赵良嗣认为宋朝不应背盟失信自找麻烦，宋的实力远不如金，建议斩李石以谢天下，徽宗不听。张瑴便以平、营（今河北昌黎）、滦（今河北滦州市）三州降宋。
此后金南下攻宋，赵良嗣正当张瑴出城迎接诏书、诰命时，金帅完颜宗望（斡离不）率军来讨，张瑴仓皇逃入燕山郭药师的军中，其母、妻被金军俘去。张瑴之弟见老母被捕，转而降金，交出了宋徽宗赐给其兄的御笔金花笺手诏。金朝掌握了宋朝招降纳叛的证据，移牒宋朝索要张瑴。
宋徽宗指示燕山府安抚使王安中不要交人，在金人催逼下，王安中杀了一个貌似张瑴的人顶替，被金人识破，声称要举兵自取。徽宗怕金人兴师问罪，密诏杀死张瑴及其二子函送金人。郭药师对宋朝出尔反尔、薄情寡恩的做法十分寒心，愤愤说：“若金人索要我郭药师，难道也交出去吗？”从此，常胜军人心瓦解，不愿再为宋朝效力卖命了。
尽管如此，宋徽宗对尚未收回的新、妫、儒、武、云、寰、朔、应、蔚等九州仍心心念念。他让宦官谭稹为两河燕山府宣抚使，前往负责收回。
朔（今山西朔县）、应（今山西应县）、蔚州（今河北蔚县）守将向宋纳款请降。金朝因太宗新立，辽天祚帝在逃，未暇顾及山后九州，十一月同意割武（今山西神池）、朔二州归宋朝。
至此，宋朝实际控制的仅山后四州，因金帅完颜宗翰根本反对交出山后诸州，宋朝也不敢再作交涉。宣和六年三月，金朝缓过气来，就派人对谭稹索要二十万石军粮，说是去年赵良嗣答应给的。谭稹以为口说无凭，金军恼羞成怒，又怨恨宋朝收留张瑴，八月间攻下宋军控制的蔚州。宋金战争一触即发。
海上之盟落到这一步，是徽宗君臣始料不及的。宋朝收复燕云故地无可厚非，巩固北线边防，但宋朝的军事实力太过于拉胯，让金觉得有机可乘，金也通过联宋灭辽彻底看清宋的虚实，宋军竟然连辽的残兵都无法击败，而宋朝的财富百倍于辽，对金而言宋是待宰的肥羊，靖康二年（1127年），金大举进攻北宋，北宋灭亡。燕云十六州问题几乎贯穿了整个北宋王朝，虽然最终北宋联合金灭了辽，但是终其一朝，也未能收复燕云十六州。