耶律德光上位后，逐步削平契丹境内的贵族势力，使得皇权更加集中。天显九年（934年）四月，后唐末帝李从珂（后唐明宗养子）弑杀其主闵帝李从厚（后唐明宗亲生子）自立为帝，耶律德光趁后唐朝野动荡之际，出兵攻取云州（今山西大同），开始了向经略中原的步伐。天显十一年（936年），后唐河东节度使石敬瑭以称子、称臣、割让燕云十六州为代价，向契丹借兵。
本就想染指中原、对燕云十六州心心念念的耶律德光遂出兵十万进攻后唐，最终攻灭后唐王朝，石敬瑭成为耶律德光的“儿皇帝”，战后，耶律德光如愿夺取燕云十六州之地，自此中原屏障尽失，而契丹有了燕云十六州这个战略要地，对后晋乃至后来的后汉、后周、北宋都形成了居高临下的战略优势，此后契丹成为中原王朝挥之不去的梦魇，而这一切都源于耶律德光当时果断、敏锐的决策。
会同元年（938年）十一月，耶律德光升幽州（今北京）为南京，实行南北两面官制度，分治汉人和契丹（“因俗而治”），迅速稳定了燕云地区的人心，为长期统治燕云奠定了基础，并从燕云地区获取了契丹稀缺的中原典章制度、先进技术，为契丹（辽国）的汉化（封建化）做出了至关重要的的贡献。会同五年（942年）五月，石敬瑭去世，养子石重贵即位，是为后晋出帝。石重贵一改乃父石敬瑭的国策，宣布对契丹只称孙，而不称臣，并积极筹备北伐收复燕云。会同六年（943年）十二月，耶律德光亲自到南京，筹划南征战事，契丹与后晋的战争正式打响。
期间双方互有攻守，直到会同九年（946年），耶律德光派幽州节度使赵延寿诈降后晋，引诱后晋出兵，石重贵收复燕云心切，命姑父杜重威率30万晋军主力北上接应赵延寿，不料被契丹军与赵延寿围困于中渡桥（今河北正定东南）。而后，耶律德光又以支持杜重威为中原天子的诱惑，使得杜重威率30万晋军投降契丹，会同十年（947年）正月，耶律德光兵不血刃进入汴梁城（今河南开封），后晋王朝灭亡。耶律德光入主汴梁后，严肃军纪，斩杀民愤巨大的降将张彦泽，并下诏安抚百姓。
二月，耶律德光穿着通天冠、绛纱袍在东京皇宫正殿登基称帝，接受胡汉百官朝贺，下诏改国号契丹为“大辽”，耶律德光由此成为辽国入主中原的第一位皇帝。但是，由于当时辽国尚未完全汉化，辽军的后勤补给全部依赖“打草谷”（劫掠杀戮），耶律德光在中原也没有建立一整套官吏体系，是故，各地民众纷纷揭竿而起反抗辽国的暴政。河东（今山西）节度使刘知远趁机起兵称帝，建立后汉王朝，后晋旧将和各地义军多纷纷响应，斩杀辽国在中原地区的官吏和驻军，耶律德光感慨道：
为避免全军覆没在中原，耶律德光只得率军北返草原，此时耶律德光也不再约束辽军，辽军肆意劫掠杀戮，仅相州一地便有十余万人罹难。
耶律德光此举更加激化了汉人的反抗情绪，辽军回师途中时常遭遇袭击，损失惨重，耶律德光忧惧恐慌，以至染病，当年四月，耶律德光在栾城（今河北石家庄）去世，时年46岁，这位带领契丹入主中原的草原霸主就此陨落。《辽史》评价其：
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