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消息，宋军仓皇退兵。辽与北汉联军追击宋军，宋军大败而逃。
宋开宝八年（975年）十月，宋太宗赵匡义第三次北征北汉，再次决汾水灌城，同样也没能攻下太原城。但是这次不同，因为宋军在白马岭大败耶律沙和冀王敌烈率领的辽国援军，辽国已经无力再发援军。在外无援兵，内无斗志的情况下，刘继元于五月初六出城投降。
至始至终，太原城都没有被宋兵攻破。
夺下太原城后，赵匡义认为太原城太过坚固，容易被人用来割据，同时，太原城出了太多的皇帝，似乎真是个“龙城”，所以命令火烧太原城，然后又水灌太原城，拆毁了太原城的城墙。
太原城后来虽然被重建，但城墙等防御手段远不能跟五代时相比。