张齐贤带兵出城之后，辽军以为代州的主力出动了，就暂时退了下去，张齐贤发现事有可为，就让使者去拜见潘美，让潘美带兵出城夹击辽军。接下来就发生了戏剧性的一幕，张齐贤派出的使者被辽军给抓住了，而潘美派出的使者则告诉张齐贤，潘美的禁军在遭到辽军的攻击后，又退回了代州城。
虽然潘美无法支援，但张齐贤并没有放弃，他发现了一个漏洞，就是辽军通过自己的使者知道了潘美会来，但并不知道潘美退回了代州，兵法不就是实则虚之，虚则实之嘛。所以张齐贤让二百名厢军人手一面旗帜一支火把，背上一捆干草，在半夜点燃干草，假扮成潘美的军队，而张齐贤本人则带着剩下的厢军去辽军必退之路土墱寨埋伏。
半夜火起，火把舞动，无数杆旌旗隐隐约约，辽军果真上当，以为是宋军主力出城了，开始奔逃，耶律蒲奴宁等人直接撞进了张齐贤的埋伏，不到两千的厢军杀的辽军主力丢盔卸甲，就连耶律蒲奴宁的一个儿子都被张齐贤给俘虏了，土墱寨之战取得了完胜，杀敌数百，缴获的战马达到了两千匹，还有无数的辎重。
就战果来说，土墱寨之战只能算是小胜，斩敌不多，缴获的战马虽然有两千匹，但对于多马的辽国来说，连皮毛都没有伤到，但从整个战局来说，土墱寨之战意义非常。土墱寨之战和君子馆之战几乎是同时发生的，君子馆之战宋军河北精锐尽丧，辽军如果乘机南下，宋军完全没有办法抵挡，但土墱寨之战的失败，让辽军得出了山西宋军盯防不住的错误判断，使得君子馆之战胜利的辽军也不敢顺势南下了，为宋军布防赢得了喘息之机。
可能赵光义也没有想到，让辽军不敢顺势南下的竟然是自己曾破格留在京师的张齐贤，一个书生凭借书生意气，带领两千厢军就击败了连禁军都害怕的辽军主力。土墱寨之战后，张齐贤为了缓和代州气氛，主动将功绩记到了卢汉赟的头上。张齐贤后来出将入相，成就非常高，虽然担任相位之后，因为几件大案遭到了后人的诟病，但观其一身，也算是功成名就，是宋初的著名宰相。
