兀颜延寿率领了二万多人马，再加上太真驸马、李金吾二人的人马共计三万多人马，来到了幽州。
宋江和吴用知道这次前来的辽兵，必然是精兵强将，不可轻视。于是宋江调动军马在离城十里的平坦地方布下了九宫八卦阵。
兀颜延寿到达幽州见宋江人马摆成阵势，心中暗暗得意。因为他曾跟父亲学过阵法，知道其中的玄妙。他看了宋军的九宫八卦阵，冷笑着说道：“你这个九宫八卦阵，谁不知道，我要是摆成阵势，就怕你认不出来。”说着，他指挥了一会，将人马摆成阵势。军师朱武看了一会对宋江说：“这是太乙三才阵。”于是宋江高声对兀颜延寿说：“你这个太乙三才阵没什么了不起的。”兀颜延寿见对方识别出他的阵法，他指挥了一会，又变换了一种阵势。吴用、朱武对宋江说：“这是河洛四象阵。”接着那兀颜延寿又变换了循环八卦阵、武侯八阵图，都被吴用、朱武认了出来。
兀颜延寿见对方把他的阵势都说了出来，便对宋江说：“你要是有本事，也摆个奇异的阵势让我瞧瞧。”宋江便对他激将道：“就是我这个九宫八卦阵，你也不敢打。”兀颜延寿立刻大笑道：“这个小小的九宫八卦阵，对我来说也只不过是小菜一碟。”说完，便对太真驸马、李金吾说：“等我把他的阵打乱，你们再来攻打。”随即，掐指算了一会，从阵西边杀了过去。一万人马只有一半人马进入阵势，后面的一半被宋江阵中的箭手挡了回去。
兀颜延寿进入阵势直奔中军，谁知那中间像铜墙铁壁一样，攻也攻不进去。他回过头来，那后面却成了白茫茫的一片烟波，只听水响，不见路径。他慌了起来，向左看，一片焰火，向右看，一片枯山，他急忙奔向北门，北门处公孙胜又作起了法，黑气遮天，伸手不见五指。兀颜延寿在黑暗处东撞西碰，无路可退，被双鞭呼延灼活捉。
太真驸马、李金吾等了好久不见动静，便率军杀了过来。在混战中，太真驸马耍了个小聪明逃走了，而李金吾却被秦明一棍打死。辽兵大败。
兀颜光听说他的儿子被捉，李金吾被杀。顿时怒气冲天，当即派了大将琼妖纳延、寇镇远作先锋率军一万前去挑战，随后他自己又率领了十一曜大将、二十八宿将军，人马二十万浩浩荡荡地来到了幽州。
宋江听说辽国总都军兀颜光率军二十万前来攻打，大吃一惊。立即传令，让卢俊义率兵前来，又让檀州、蓟州的人马也过来，又请了赵安抚前来督战。
一切安排妥当后，辽国的战书也来了。宋江、卢俊义率领人马前去迎战。阵前，先锋琼妖纳延首先出阵，跟史进斗了不到二十回合，被花荣一箭射死。寇镇远见状，纵马驰来，被孙立迎住，两人斗了二三十回合，不分胜负，又各自拿出弓箭，射了几箭，最后一箭孙立装作中箭，趴在马上，引诱寇镇远来捉，等他一走近，被孙立猛的一钢鞭削去了半个头，死于马下，先锋军顿时被杀得片甲不留。
宋江正得意之时，忽见前方万马奔腾，黄沙漫天。宋江看时，那辽兵扑天盖地而来。他立即整顿人马准备迎战。
没多长时间，那辽国大军就来到了。只见六队人马循环往来，不一会就排成一个阵势。只见这阵机关莫测，变化多端，威猛凛凛，杀气腾腾。
左军一律是青龙旗，拥有七座旗门，每座门各有一员猛将把守，按天上木星排列。
右军一律是白虎旗，也拥有七座旗门，也各有一员猛将把守，按天上金星排列。
后军一律是绯红旗，也有七座旗门，每门各有一员猛将把守，按天上火星排列。
阵前左右人马都是奇异彩服。左边由耶律得重率领，好似一个天上太阴星君。右边皆是女将，由公主答里孛率领，像是一个太阳星君。
阵前中间皆是黄旗，这队人马中间有四员大将，各领兵三千位于本阵的四角。东南是耶律得荣，按天上罗星排列，西南是耶律得华似天上计都星君。东北耶律得忠，观天象得知，西北是耶律得信，按天上月孛星排列。黄旗之中，四员大将里面还有一位头戴七宝紫金冠，身穿黄金甲的大将，此人正是辽国都统军兀颜光，他应的是天上中宫土星——气天君。
本阵中央，则是头戴冲天唐巾，身穿九龙黄袍，腰系蓝田玉带的辽国狼主。他左有丞相、右有太师护驾。这辽国狼主应的是天上北极紫微大帝总领镇星，左右二丞相是左辅右弼星君。这真是满天星斗离乾坤，万象森罗降世间。
宋江、吴用、朱武见了，惊奇不已。朱武说：“这是太乙混天象阵。这天阵上符天时，下合地利，循环无定，进退有则，机关重重，变幻莫测，不易攻打。”
正说着，阵中右军得到兀颜光的命令，循环往复了一阵，引了五旗军马杀了过来，那阵势，如排山倒海，势不可当。把宋江的军马杀得措手不及，连连后退。宋江见不是对手，急忙传令退回本寨。清点人马，孔亮被刀砍伤，李云也中了箭，朱富被炮打伤，石勇也中了枪伤，人马死伤无数。
宋江等人回到寨中与卢俊义商议：“今日输了一阵，若不出战，他必然前来攻打。”于是，他们派了关胜、呼延灼先去镇压制止住辽军前进，然后，又派了花荣、秦明、董平、杨志、林冲、徐宁、索超、朱仝去撞皂旗七门。七门撞开之后，李逵、樊瑞等人杀入了阵内。但混天象阵，岂能容易攻破。只听见四面一声炮响，外围大军杀了进来，宋兵抵挡不住，大败而回，宋江一看人马折了一大半，杜迁、宋万重伤，李逵被辽军捉去。
宋江见又输了一阵，李逵也被捉去。心中闷闷不乐，不知如何是好。吴用见状，对他说：“眼下救李逵重要，我想用前日被捉的兀颜延寿同辽军交换李逵。”
那兀颜光为了儿子兀颜延寿，便派使臣前来同宋江商议对换一事。宋江答应下来，当天就把李逵救了过来。
宋江急于求功，又派兵去攻打，均以失败告终，宋江连连失败，心情郁闷，寝食难安，精神恍惚。这天，他迷迷糊糊地觉得梦中有九天玄女娘娘指点迷津，并送给他一部天书。他醒来一看，床头果然有一部兵书。他回忆梦中情景，又见兵书，觉得非常奇怪。
他翻开兵书一看，上面记述了破太乙混天象阵的方法。原来要破此阵，必须用相生相克之理。如敌阵中的水星阵要用土星阵来攻，金木水火土星各阵各有相克之星，五路齐攻。然后再按二十四节气造二十四部雷车，装上火石火炮，直攻敌军中阵。且一定要等天黑以后才能攻打。吴用等人听了，惊奇不已。
宋江、吴用按破阵方法调拨了人马。仍摆成九宫八卦阵的阵势。大家在阵势内各负其责。兀颜光见宋江几天来不再出战，已等得不耐烦了，便派了先锋军前来挑战。宋江看天色已晚，急忙传令准备攻打。他先派了四路人马镇压住兀颜光的先锋军，只留破阵的黄袍军立于阵前。两声炮响，呼延灼率先打开了阵门，杀入后军，直取火星，关胜去取土星，林冲直取木星，秦明取金星，董平取水星，五路人马一起上前。李逵、樊瑞、鲍旭、项充、李衮也把二十四部雷车推入了敌阵中。一丈青扈三娘率兵打入了太阴阵，鲁智深引兵也杀入了太阴阵中。公孙胜也不甘示弱，取出宝剑作起法来，敌军阵中的中军处顿时狂风大作，飞沙走石，雷鸣电闪，再加上炮声，整个夜空中，霹雳交加，地动山摇。两军混战，直杀得斗转星移，天昏地暗，鬼哭狼嚎，横尸遍野。
兀颜光正在中军作指挥，忽然见阵外喊杀四起，急忙上马一看，那二十四部雷车已到达中军。正要回转，关胜一步到前。兀颜光急忙取出画戟迎战关胜。四边羽翼刚要上阵，被张清一把飞石打了回去。这时，李应、柴进、宣赞等人也杀了过来。兀颜光一看寡不敌众，勒马往回跑去，却被花荣挡住了去路，花荣取弓搭箭，直射向兀颜光的身上，只听铮地一声射在了他的护心镜上，关胜见状，纵马追上就是一刀，那兀颜光的三层铠甲被砍透了两层。兀颜光已无心再战，一心想着逃跑。张清见了，抓了一把石子，朝兀颜光射去，打得兀颜光趴在马背上，拖着画戟而逃。关胜见他无力还手，紧追两步，又是一刀。把兀颜光砍成了两段。可怜这位辽国大名鼎鼎的、英勇无比的一世豪杰兀颜统军就这样成了梁山英雄的刀下鬼。
这边，鲁智深、武松也杀死了耶律得重，扈三娘也活捉了公主。耶律得宝等几位皇侄死的死，伤的也被活捉。只有辽国国主，见势不妙，在大臣等众将的掩护下逃走了。
天明时分，宋江收兵回寨。有功的头领各自献功。赵安抚急忙派人回京城禀报天子，庆贺功臣。
辽国狼主慌慌张张地逃回燕京，连夜召集大臣商议抗敌之策。宋江这边一不做，二不休，第二天就率兵把燕京包围起来。辽国狼主和大臣没办法，只有投降。宋江见城上竖起了降旗，又见使臣到来。就把使臣领到了赵安抚处。赵安抚对那使臣说：“投降之事乃是国家大事，我做不了主，你们辽国应派遣使臣去往东京面对宋朝天子，天子降旨赦诏，我们才能退兵罢战。”
当即，辽国狼主收拾了金银财宝、彩帛珠贝，装了几车，丞相褚坚和随从拿了赵安抚的书信在柴进、萧让的引领下到达了京城。
那丞相褚坚早就听说奸臣蔡京等人都是好利贪财之人。一到东京，他就派人偷偷地给他们几个送了礼，买好了门路。第二天，皇上在蔡京等人的谗言下，书写了诏书。说什么辽国已经投降，命宋江速收兵回京，活捉人马均放回辽国，攻打下的州郡，仍旧归还本国。惟一一条有利于宋朝的就是每年必须向宋国进纳岁币。
皇上降旨派宿太尉前去颁诏。宿太尉见到宋江，对他说了诏书一事。宋江一听立刻忧愁起来。宿大尉、赵安抚安慰了宋江等人一番。
第二天，宋江就派了关胜、林冲、秦明、呼延灼等十员大将护送宿太尉进入燕京城颁布诏书。
完毕后，辽国狼主邀请宿太尉、赵安抚、宋江等人前去赴宴，宋江等人谢绝了，只有赵安抚陪着宿太尉赴了宴。之后，辽国又将大批的奇珍异宝献给了宿太尉等人。
宋江只在寨中设宴犒劳了三军。第二天，就把活捉的辽兵放了，也把夺下来的檀州、蓟州、霸州、幽州归还给了辽国。然后整顿军马，准备回国。
他们到达武台山时，鲁智深想起当年大闹武台山，觉得对不起师父智真长老，于是决定上山看一看。宋江听说智真长老是在世的活佛，也随鲁智深上山参禅。
宋江得了四句禅语：“当风雁影翩，东阙不团圆，只眼功劳足，双林福寿全。”但不解其意，智真长老只对他说久后必应。
鲁智深也得了四句禅语：“逢夏而擒，遇腊而执，听潮而圆，见信而寂。”他读了数遍，藏在了身边。
他们谢过智真长老，随军上路了。到了东京，皇上想对他们加官封爵，但都被蔡京、高俅等人挡了回去。
这时眼看春节到了，各路官员已准备朝贺。蔡京惟恐宋江等人也来，在皇上面前尽说谗言。
宋江等人破辽受苦，到头来却功名无成，都闷闷不乐。公孙胜因受了师父罗真人的嘱咐，辞别了众兄弟，回山学道侍养老母去了。众兄弟无法忍受离别之情，更加郁闷不乐了。
这时，宋江听说河北田虎、淮西王庆、江南方腊作乱，心想与其闲着，不如去平定他们。于是，便通过宿太尉向皇上请战。
皇上听了大喜，当即封宋江为平叛正先锋，卢俊义为副先锋，并说平定反叛后，一定对他们封官进爵。
