一连两日，辽兵日日讨战、日日空归，士气渐怠、身心渐疲。起初厉声叫阵、气势汹汹，后期倦怠松散、甲胄不整、队伍错乱，阵法渐渐疏漏、人心渐渐懈怠。辽将见宋兵全然不动，尽皆松懈防备，不复初时严谨。
升义登高观敌，见辽兵锐气已竭、阵法已乱、守备已疏，笑谓左右曰：“贼兵疲矣！可破之矣！”
是日午后，西风渐起、烟尘轻扬，正是进兵良机。升义即刻传令：两翼伏兵尽出、全军列阵、大开营门、四面进击！
号炮一声震天，营中鼓声如雷、三军齐动。步军长蛇阵缓缓展开，层层推进、步步压敌，枪林密布、刀甲森严，稳如泰山、势如磐石。
耶律淳见宋兵突然杀出，慌忙约束队伍、提兵迎敌。辽兵连日懈怠、猝不及防，仓促列阵、慌乱迎战，人心惶惶、章法大乱。
宋军长蛇阵首尾周转、循环不绝，辽兵冲突其首，则阵尾合围；冲突其尾，则阵首回包；冲击中坚，则四面合拢。辽邦五虎靠山阵虽悍，只可直冲硬斗、不耐周旋变化，遇此连环灵动之阵，顿时受制、无从施展。
正当两军阵前缠斗之际，左右林坡伏兵骤起，两翼铁骑奔腾杀出，马嘶震天、刀光如雪，直冲辽兵两侧。辽兵本已慌乱，又被铁骑踏阵、两翼横冲，队伍登时四分五裂、不成体统。
升义端坐马上，手持令旗，调度三军，进退开合、丝毫不乱。弓弩手乱箭齐发，射倒辽兵前排旗手、头目无数；火器兵燃放烟火，黑烟弥漫、遮蔽四野，辽兵眼目昏蒙、不辨东西、自相践踏、死伤遍地。
耶律淳拼死督军、往来冲杀，欲收拢残兵、重整阵形。怎奈宋兵层层裹围、步步紧逼，阵形越收越紧、杀势愈进愈猛。辽兵死伤者枕藉遍野、投降者伏地无数，逃奔者无路可走。
恶战两个时辰，辽兵大败，尸横平野、血流漫坡，折损万余精锐，器械甲马遗弃无数。耶律淳见大势已去，不敢恋战，急领残兵万余，狼狈奔逃，退守玉田县城，紧闭四门、坚壁死守，再不敢出城争锋。
升义催兵直抵城下，将玉田县城四面围困，水泄不通、飞鸟难越。随即分遣士卒，断绝城中樵汲、堵截出入要道、严守四方隘口，使城内内外隔绝、音信不通。
围城一昼夜，城中人心惶惶、军民惊惧。耶律淳虽欲死守，然新败之余、士卒胆寒、军心涣散，守城之力日渐疏懒。百姓久遭辽虏苛政、日夜思归大宋，见王师围城、仁义不杀，多有暗中相约、愿为内应者。
升义察知城中情势，谓诸将曰：“贼兵胆破、民心归我、外援已绝、城守将颓，今夜可乘夜破城！”
至三更时分，月色昏暗、夜风萧萧。升义传令：四面军马一齐攻城，佯攻三门、专攻南门。南门城垣稍卑、守兵最寡，正是破城弱点。
一时间金鼓齐鸣、喊杀连天，云梯并架、撞木齐施。四门齐噪，使敌军不知所守；专攻一处，令我军聚力破坚。城上辽兵慌乱奔走、抛掷滚木擂石、乱箭如雨，怎奈军心已散、无力拒守。
南门城下，宋兵悍卒奋勇登梯、冒死先登，踏垛而上、砍杀守兵。不多时，城头辽守尽皆溃散，宋军砍断旗绳、推倒敌旗，大开南门、放下吊桥。
大军蜂拥入城，巷战顷刻而定。耶律淳领亲军拼死巷战，无路逃生，力竭被擒。残余辽兵见主将被缚、城池已破，尽皆抛戈弃甲、伏地归降，无一人再敢顽抗。
天色微明，玉田县全境底定。
卢升义入城之后，严明军纪、申令三军：不戮降卒、不杀无辜、不掠民财、不扰市井。凡辽邦胁从官吏，愿降者照旧供职、安守本分；不愿者听其自去、不许阻拦。城中府库钱粮、甲仗器械，尽数造册封存、归入公用，分毫不动民间一物。
随即出榜安民，抚慰百姓，开仓赈济贫苦、抚恤流离老弱。城中百姓遭辽人百年奴役，一朝再见汉官威仪、王师仁政，无不欢声载道、扶老携幼、沿街拜迎，户户安宁、市井如故。
升义分派将兵，修补城垣、整固守备、镇守四门、安定地方。又清查户籍、厘定赋税、安抚乡邻，不出三日，玉田县全境安稳、军民乐业、秩序井然。