公元954年三月十一日，周世宗柴荣亲自率军由汴梁出发，行军途中，禁军将领赵晁派人向周世宗进言，劝阻亲征。周世宗大怒，将其囚禁，这说明后周军内部并不稳定，不少将领存在畏战、避战情绪。而此时，北汉军则已乘胜逼近潞州城。北汉主刘崇并不知道周世宗柴荣敢亲自出征，初战告捷令其轻敌急进，竟绕过潞州不攻，挥军直指后周国都汴梁（今河南开封）。
三月十九日，两军的前哨部队在高平（今山西晋城）猝然遭遇。经过试探交锋，北汉军退至巴公原列阵。巴公原是一个开阔的平原，非常适合大兵团会战。北汉军列出一字长蛇阵，刘崇亲自率领中军，大将张元徽率部居东，契丹骑兵则在杨衮的率领下居西，军容极盛。
杨衮是辽朝大将，燕云人，契丹名耶律敌禄，随耶律德光南征时被耶律德光赐名耶律敌禄。北汉和后周作战的时候，曾经驰援北汉。
杨家将的先人火山王杨衮字君爱，由北汉宋初时的杨信演变而来。金刀杨会之子，是大宋杨家将的先人，金刀令公杨继业之父。杨信是五代时麟州新秦的地方豪强，以武力称雄于一方。后晋天福七年（942年），河东步军都指挥使刘崇为麟州刺史时，杨信命长子杨业（时名杨重贵）追随左右。
后周军由于前锋推进过快，河阳节度使刘词率领的后军尚未跟进。面对敌重我寡的局面，后周军将士颇感畏惧。不过周世宗柴荣十分镇定，他也命令后周军列成三阵与北汉军对峙，白重赞统率左军在西，樊爱能、何徽统率右军在东，向训、史彦超率领精骑在中间列阵，殿前都指挥使张永德率领禁军护卫皇帝。此外，周世宗还派李彦超（李彦超曾担任过泽州刺史，熟悉此地地形）率两千兵马埋伏在北汉军的后路，准备等北汉军败退时，伏击全歼。从这番布置来看，周世宗的军事素养颇高。而周世宗本人也全身披挂，跨马到阵前督战。双方都严阵以待，一场大战一触即发。
北汉主刘崇看到后周人马不多，认为不用契丹的人马也可以击败周军，他对手下的将领说：
“我用汉军就可以击败周军，哪用得着契丹人。今天不但要一举击败周国，还要让契丹人看看我们汉军的厉害。”
北汉的将领们也都表示同意。
大将杨衮在阵前观察了后周军的阵势和军容，对北汉主说：
“周军是强敌，不可贸然进攻。”
北汉主不以为然的说：
“机不可失，将军就不要再说了，且看我来破敌。”
杨衮乃五代名将，见刘崇如此轻敌，心知不妙，“默然不悦”。杨衮沉默了，他想我到看看你北汉怎么破敌。
当时东北风很大，突然又转为南风。北汉副枢密使王延嗣派司天监李义向北汉主进言，劝北汉主出击。枢密直学士王得中认为风势不利，不宜出击，北汉主不听，令左军张元徽率骑兵猛攻后周军右翼。张元徽乃北汉第一骁将，接到军令后，他即身先士卒，以四千名铁甲骑兵逆风而进，直扑周军右翼。
后周的右军主将樊爱能、何徽本来就有怯战心理，交战不久，看到北汉军来势很猛，抵挡不住，就率领骑兵率先逃走。后周右军被击溃，有上千步兵解甲投降。
沧海横流，方显英雄本色。危急时刻，周世宗亲自率领左右的亲兵冒着矢石出阵督战。
这大大鼓舞了后周军士气，稍稍稳住了阵脚，但形势依然非常危急。
后来的宋太祖赵匡胤此时为禁军骑兵将领，见形势危急，乃大呼：
“主公不怕危险，带头冲锋，我们还怕什么？冲啊！”
赵匡胤又对另一禁军将领张永德说：
“你们军中有很多善于射箭的人，请你率领他们占据高坡为左翼，我引兵为右翼，我们同时出击。国家安危，在此一举！”
张永德同意，两人各率领两千人马随周世宗出击。赵匡胤身先士卒，迎敌血战，主将奋勇，士卒更是拼死力战，无不以一当百，北汉兵抵挡不住。内殿直马仁禹也激励同伴进击，他自己跃马猛射，连毙数十敌军，后周军的士气更加高涨。殿前右番行首马全义也率领部下几百骑兵向前猛攻。
北汉主知道周世宗亲自出战，命人嘉奖张元徽，催促张元徽乘胜进攻。张元徽前进，战马被射倒，被后周军斩杀。北汉骁将张元徽被阵斩，汉军士气低落。
后周军乘着越来越大的南风，猛烈进攻，北汉军大败。
虽然北汉主亲自挥舞旗帜，但是也制止不住北汉军的溃败。
杨衮看到后周军如此骁勇，不敢救援，又恨北汉主不听他的劝告，先率领契丹骑兵撤退了。
从战场上溃败的后周大将樊爱能、何徽率领溃军一路抢劫辎重，散布谣言，并且企图阻止后军刘词的前进。
刘词不听，率军前进，在黄昏时与前军会合，当时北汉兵尚有兵万余人，隔山涧布阵，企图抵抗。后周军得到增援，又发起猛攻，北汉军崩溃了，王延嗣被杀，后周军一路追杀到高平，北汉兵僵尸布满山谷，丢弃的军资器械到处都是，另有数千北汉兵投降。北汉主仅仅率领百余骑兵狼狈脱逃。高平大战，后周军取得全胜。
后周取得了高平之战的决定性胜利。唯一遗憾的是设伏的李彦超见到樊、何两将的败军，误信了全军溃败的消息，撤离了设伏地点，使刘崇的败军得以逃回太原。
战役结束，周世宗柴荣不仅奖赏了有功将士，更从严惩