耶律大石的逃跑并未动摇天祚帝收复西京道的决心，他带领部队出夹山，下渔阳岭，顺利占领了天德军、东胜、云内等州县。
不知是否是与西夏、宋朝有密谋，天祚帝这一次的行军路线不是直取西京大同府，而是先向西占领与西夏交界的天德军，一路南下，占领了与西夏、宋朝交界的东胜、云内等州县，再向与宋朝火山军、岢岚军交界的武州发起了进攻。
走到武州与朔州边境时，辽军与金军遭遇，爆发了一场激战。
金军临时统帅完颜希尹命各州汉人乡兵担任前锋诱敌，却让完颜娄室带领一千女真人精锐骑兵埋伏在山谷间。
等辽国室韦、鞑靼军队进攻金军汉人前锋乡兵时，完颜娄室统领女真骑兵突然从后方杀出，突袭了辽军的后军。
辽军腹背受敌，顶不住女真名将完颜娄室的突击，顿时惨败溃散。
天祚帝见势不妙，向南逃往武州，准备穿过武州，伺机向南投宋。
天祚帝逃走后，金军一面安排军马追捕，一面派遣使臣到宋朝宣抚司，质问童贯私下与天祚帝沟通，违反了两国合约。
金国使臣说早先你们私通招降天祚帝的事情我金国都已经知道，现在天祚帝在金宋边境去向不明，想必已经跑到你处，请立即交出来。
实际上天祚帝并未跑到宋朝境内，童贯岂会认账，当即一口回绝了使臣的要求。
金军怎肯就这么善罢甘休，又派使臣到宣抚司要人。使臣当面指责童贯，辱骂宋朝，出口颇为不逊。
童贯自知理亏，只能命手下将领全部出动到边境巡查。
童贯当着金国使臣的面要求他们只要遇到辽国人就立刻杀掉，砍下首级来全部送给金军，试图用这种方式来摆脱嫌疑。
另一方面，金军在金国境内也在全力搜捕天祚帝。
金军在雁门关北朔州、武州一带陈兵三百里，彻底断绝了天祚帝南逃归宋的道路。
天祚帝别无选择，只有向西投奔西夏党项这一条路。
路上水粮断绝，天祚帝只能吞冰咽雪以解饥止渴，随行的军队也各自逃散了。
当天祚帝潜伏绕道行至应州新城南六十里处的余睹谷时，却因为大雪暴露了踪迹。
完颜娄室率精兵铁骑沿着大雪初停后的踪迹，在余睹谷追上了天祚帝，将其生擒活捉。
天祚帝耶律延禧被完颜娄室押到云中大同府后，从京师返回的完颜宗翰大喜，组织百官武将拜祭金太祖完颜阿骨打画像灵位，又命人对天祚帝以上宾礼仪相待。
天祚帝的被俘，意味着辽国的灭亡。金国终于赢得了与辽国契丹人之间的灭国战争。
虽然辽国宗室贵族耶律大石逃到西北路招讨司镇州可敦城自立为王，延续了辽国的政权，但他兵少将寡，孤悬在大漠以北，已经不被完颜宗翰看在眼里。
完颜宗翰大功告成后，志得意满的派人出使宋朝太原城的宣抚司，告知童贯金军已经抓到了天祚帝。
接着，完颜宗翰又以需要赏赐立了军功的将士为名义，向童贯预支二十万两岁币。
童贯同意了完颜宗翰的这个请求。