后晋天福元年(936)，石敬瑭把燕云十六州割让给契丹。这十六州中，云州、朔州、寰州、应州及蔚州大部分在大同雁北一带。宋朝建立后，大同仍属辽国领土。为了收复失地，统一中国，宋朝先后两次对辽作战。第一次战争发生在宋太宗太平兴国四年(979)农历七月，结果辽国和宋朝伤亡都很大，两军统帅赵匡义和耶律休哥都负了伤，之后，以宋军失败而告终。宋雍熙三年(986)，辽圣宗耶律隆绪幼年上台，由其母萧太后执政。宋朝乘辽国“母寡子弱”，政权不稳之机，分兵三路北征，收复燕云十六州。西路以潘美、杨业为正副将，出兵雁门关；东路以曹彬、米信为正副将，出兵雄州（今河北雄县）；中路以田重进为主将，出兵飞狐（今河北涞源北）。辽军以耶律斜轸为山西路兵马都统。战争开始时，宋军进展顺利，节节取胜。东路宋军逼近幽州，中路收复了飞狐、蔚州和灵丘县，西路潘美、杨业与蔚州刺史王侁、顺州团练使刘文裕等率领宋军，一个月内连下三州，四月又乘胜向北进军，收复云州，又进军浑源，同中路军会师于恒山。当时的形势发展对宋军很有利，但东路曹彬争功心切，在胜利面前冲昏头脑，最初，东路军的任务主要是以声张要夺取幽州，从而牵制辽国的主要兵力，为中路和西路的军事行动创造方便条件。等西路、中路取得完全胜利，然后三路并进，夺取幽州。当曹彬听说西路、中路进展神速，他怕战功被别人夺走，于是，不顾牵制辽军的主要任务，盲目冲杀。辽国萧太后把宋军东路看作是主力，重新部署了兵力，调集各路兵马，首先集中力量对付东路宋军。结果，由于曹彬贪功轻进，被辽军截断粮道，堵住后路，在涿州歧沟关被耶律休哥击败。这样，使整个战局形势急转直下。萧太后解除了东路宋军的威胁后，带领十万大军，向宋军反攻。农历五月，辽军在蔚州大败宋军中路二万多人，占领了灵丘、飞狐。飞狐关是外三关之一，形势险要，飞狐一失，打开了进入山西的门户。在辽军进逼下，浑源、应州的宋军弃城而逃，接着，辽军又攻克云州、朔州，一直进军到寰州，直逼雁门关。迫于形势，宋廷下令撤退，由潘美、杨业护送，将云、应、朔、寰四州七万八千人迁往内地。
　　在辽军优势兵力面前，为了完成护送四州官民转移的任务，杨业向潘美建议采取避其锋芒、声东击西的办法，领兵出大石路(今应县大石口)，向北奔应州，虚张声势，将辽军主力引向西边，以使云州、朔州军民乘机南出石碣谷(今朔州南)，避开辽军的袭击。并在谷口安排一千弓弩手，派骑兵中路支援，这样官民与宋军都能安全撤退。本来此计切实可行，但监军王侁竭力反对，他主张从雁门关北上，从马邑出击，与辽军正面作战。当时杨业反驳他，王侁反而嘲笑杨业贪生怕死，杨业愤而出兵，临行前哭着对潘美说：“这次出军，对我朝不<cs=-0.38>利，我原想为国立功，以报皇恩，但你们以为我是放纵敌军，不敢出战，既然如此，我当先去战死。”他指着陈家峪口(朔州西南陈家沟)的方向说：“诸位在峪口两侧，埋伏好步兵和弓弩手，等我转战到这里，就以步兵夹击相救，不然会全军覆没。”杨业言毕，率军奔向石碣谷前线。
　　辽军统帅耶律斜珍命先锋萧达揽在路上埋下伏兵。翌日晨，杨业与耶律斜珍在朔州东边相遇，双方交战，将杨业引入埋伏圈，杨业四面受敌，孤军奋战，苦战到下午，箭尽力竭，拼力杀出重围。到达陈家峪口已是黄昏。潘、王听说杨业兵败，早已领兵离开峪口。杨业原以为到了峪口便可转败为胜，谁知两边人影空空，杨业气得拊膺恸哭；只得率领少数官兵与辽军决一死战。他对剩下的一百多名士卒说：“你们都有父母妻子，同我战死没有意义，若逃回去还可报告天子，快冲出去吧!”将士们感动得泪流满面，谁也不愿离开，老将军王贵、杨业之子杨延玉和其余士卒全部战死，杨业身负几十处伤，继续与辽军厮杀，砍杀辽军上百人。因伤重不能行进，在树林中被辽将耶律奚达射下马来，被辽军俘虏。辽主很赏识杨业的才干，几次派人去劝降，都被杨业坚决拒绝，后绝食三日而死。为表彰杨业的忠勇，宋太宗追封他为太尉、大同军节度使。
　　杨业的英名流芳千古，辽代即有人在密云古北口修建杨无敌庙，北宋苏颂《和仲巽过古北口杨无敌庙》诗云：“汉家飞将领熊罴，战死燕山护我师；威信仇方名不灭，至今遗俗奉遗祠。”今山西代县鹿蹄涧村有杨忠武祠。有关杨家将的小说、故事、戏剧及传说在当地广为流传，反映了广大人民对杨家将的怀念和颂扬。