在这种非常不利的局面下，杨业被迫冒险出击，两狼山陈家谷之战爆发。按照杨业和监军王侁、主将潘美事先的约定，杨业率领军队与辽国力战，引诱辽军进入两郎山陈家谷战场。潘美等人在此布下伏兵，等到辽军来到时，预先在此等候宋军突然出击，杨业返身杀回，宋军两股军队夹击，辽军必然大败。但杨业出击后，监军王侁以为辽军溃败，生怕自己没有功劳，所以提前命令部队出发，之后听说杨业兵败，又提前撤退。
最后导致杨业陷入重围被俘虏。后绝食而亡。“两狼山”今在何处？关于杨业被俘之处究竟在哪里，目前有多种说法。我认为“两狼山”位于今山西省朔州市境内的说法比较可信。但朔州市又有两处，都声称：两狼山在自己辖区内。其中一处是朔城区张蔡庄乡下辖的狼儿村，另一处是朔州市怀仁市西南的大峪口村。《辽史》记载：杨业被俘于狼牙村。
狼儿村位于朔州西南方向二十五公里处，隶属朔城区张蔡庄乡。那么，在此附近是否可以寻访到陈家谷呢？恰好，在狼儿村附近不远，就有一处陈家窑，但这里并没有山谷，不符合“张步兵强弩为左右翼以相援”，在这里埋伏大军，等待辽国人进入包围圈的客观条件。但在狼儿村南面的恢河源头山谷中，地形收窄，当地也有王侁的观战台，具备打伏击战的条件。
此外，距狼儿村30余公里，也有一处陈家沟，峡谷南北走向，长达十里有余，东西两崖奇峰怪石，陡峭如壁。地形也比较险要。此处阴气逼人，山沟幽深，有许多废弃的土窑洞。据当地人描述，这里就是杨家将演义中的陈家谷口。以前这里居住过的人家，经常死牲口。当地人纷纷外迁，不敢在此居住。因此，狼儿村的地理环境，具备在山谷口埋伏的条件。
当年，估计是杨业自雁门关出广武，遭遇辽军后，与之交战，由于兵力悬殊，杨业边打边跑，把辽军引诱到狼儿村的陈家谷口。当杨业所部，经过拼死搏杀，付出重大的伤亡代价，终于奔跑到这里，终于松了一口气，以为会得到救援。但想不到的是，盼望中的伏兵并没有杀出，因此杨继业到达此处后，发现援兵不在，其心情是异常崩溃的。“拊膺大恸”，只好“率麾下力战”，最终兵败被俘。
第二种说法：两狼山位于山西怀仁的金沙滩，在山西怀仁城南30公里处的黄花梁脚下，正式的名字是大峪山，位于怀仁市西南大峪口村西“翠峰对峙”，形成两山夹一沟的奇观。据《怀仁县新志·山川篇》：“大峪山在县西南四十里、高五里、盘曲二十余里，与左云四（峙）峰山接连。翠峰对峙，林木森郁，上有雕窝寺，险处有雕巢遗迹，故又名‘雕峪’”。
此处也具备伏兵的条件。据当地县志记载，1938年2月17日，日伪军近30人到大峪口征粮，被我军伏击消灭。解放战争中，也在此处伏击，击溃国民党军数百人。当地豆今仍保留了烽燧等古代军事设施。杨业之死，究其实质，是宋朝将领内部协作机制出了问题。而《杨家将演义》里，这些罪过都由“老贼潘仁美”一人承担了。演义中，开封府尹寇准装神弄鬼审问潘仁美，骗得了潘仁美的口供。
