蔡京、童贯等人在把国内搞得混乱无比之时，又极力怂恿徽宗收复燕云十六州。自宋朝建立后，收复燕云地区一直是自太祖以来历代帝王的梦想。徽宗好大喜功，更想完成祖宗未竟之业，以建立“不朽功勋”。
早在政和元年（1111）九月，徽宗派童贯出使辽国以窥探虚实，返程途经燕京时，结识了燕人马植。此人品行恶劣，但他声称有灭辽的良策，深得童贯器重。童贯将他带回，改其姓名为李良嗣。在童贯的举荐下，李良嗣向徽宗全面介绍了辽国危机和金国的崛起，建议宋金联合灭辽。在李良嗣看来，辽朝肯定会灭亡，宋朝应该抓住这千载难逢的良机，出兵收复中原王朝以前丧失的疆土。从此，宋朝开始了联金灭辽、光复燕云之举。
重和元年（1118）春天，徽宗派遣马政等人自登州渡海至金，策划灭辽之事。随后金也派使者到宋，研究攻辽之事，双方展开了秘密外交。在几经往返之后，双方就共同出兵攻辽基本达成一致，金国攻取辽国的中京大定府，北宋负责攻取辽国的燕京析津府和西京大同府。灭辽后，燕云之地归宋，宋把过去每年给辽的岁币如数转给金国，这就是历史上有名的宋金“海上之盟”。
不久之后，徽宗得知辽朝已经获悉宋金盟约之事，非常后悔，担心遭到辽的报复，便下令扣留金朝使者，迟迟不履行协议出兵攻辽，为后来金国毁约败盟留下了把柄。
在此期间，金军以摧枯拉朽之势接连攻下辽朝的中京、西京，辽末帝天祚帝也逃入山中，辽朝的败亡已成定局。在这种形势下，徽宗才匆忙命童贯带领15万大军以巡边为名向燕京进发，打算坐收渔翁之利。但这批人马一到燕京便遭到辽将耶律大石所部的袭击，大败而归。
宣和四年（1122）六月，辽燕王耶律淳死，徽宗见有机可乘，再命童贯、蔡攸出兵。此时，辽涿州知州郭药师相继归降宋朝，打开了通向燕京之路。虽然宋军一度攻入燕京城，与辽军展开肉搏战，但因后援未至，被迫撤退。徽宗亲自部署的第二次攻燕之役又以惨败告终。
宣和五年春，金太祖对徽宗派来的使者态度强硬傲慢，并责问赵良嗣，当初宋金两国联合攻辽，为什么“到燕京城下，并不见（宋军）一人一骑”。谈到土地问题时，金太祖背弃前约，坚持只将当初议定的后晋石敬瑭割给辽朝的燕京地区归宋，不同意将营州、平州、滦州还给宋朝，他辩称此三地是后唐刘仁恭献给契丹的，并非后晋割让。金人态度强硬，宋方毫无办法。
经过交涉金国最终才答应将后晋割给辽朝的燕京及其附近六州之地归还宋朝，条件是宋朝除每年把给辽的岁币如数转给金外，另添每年一百万贯的“代税钱”。
宣和五年（1123）四月，徽宗派童贯、蔡攸代表朝廷前去接收燕京地区。金兵撤退时，将燕京一带的人口、金帛一并掠走，留下几座空城送给了宋朝。童贯、蔡攸等人接收燕京后还朝，上了一道阿谀奉承的奏章，称燕京地区的百姓箪食（dānsì）壶浆夹道欢迎王师，焚香以颂圣德。徽宗闻之大喜，即令班师。
收复燕云后，宋徽宗分外得意，自以为建立了不世之功，宣布大赦天下，命王安中作“复燕云碑”树立在延寿寺中以纪念这一功业，并对参与此次战争的一帮宠臣加官晋爵。朝廷上下都沉浸于胜利喜悦之中，殊不知末日即将降临。
宣和七年（1125），金兵在俘虏了辽天祚帝后，分兵两路南下进攻汴京。公元1126年闰11月底，金兵再次南下。12月15日攻破汴京，金帝废宋徽宗与子赵桓为庶人。公元1127年3月底，金帝将徽、钦二帝，连同后妃、宗室，百官数千人，以及教坊乐工、技艺工匠、法驾、仪仗、冠服、礼器、天文仪器、珍宝玩物、皇家藏书、天下州府地图等押送北方，汴京中公私积蓄被掳掠一空，北宋灭亡。因此事发生在靖康年间，史称“靖康之变”。
宋徽宗听到财宝等被掳掠毫不在乎，等听到皇家藏书也被抢去，才仰天长叹几声。宋徽宗在被押送的途中，受尽了凌辱。先是爱妃王婉容等被金将强行索去。接着，到金国都城后，被命令与赵桓一起穿着丧服，去谒见金太祖完颜阿骨打的庙宇，意为金帝向祖先献俘。尔后，宋徽宗被金帝辱封为“昏德公”，关押于韩州（今辽宁省昌图县），后又被迁到五国城（今黑龙江省依兰县）囚禁。囚禁期间，宋徽宗受尽精神折磨，写下了许多悔恨、哀怨，凄凉的诗句，如：彻夜西风撼破扉，萧条孤馆一灯微。家山回首三千里，目断山南无雁飞。
公元1127年7月，宋徽宗派臣子曹勋从金偷偷逃到南宋，行前交给他一件自己穿的背心，背心上写着“你快来援救父母。”宋徽宗将这几个字出示给周围的臣子看，群臣都悲泣不已。宋徽宗哭着 叮咛曹勋，切记要转告高宗“不要忘了我北行的痛苦”，说着取出白纱手帕拭泪，尔后将手帕也交给曹勋说：“让皇上（高宗）深知我思念故国而花押哀痛泪下的情景。”
宋徽宗被囚禁了9年。公元1135年四月甲子日，终因不堪精神折磨而死于五国城，享年54岁。金熙宗将他葬于河南广宁（今河南省洛阳市附近）。公元1142年8月乙酉日，宋金根据协议，将宋徽宗遗骸运回临安（今浙江省杭州市），由宋高宗葬之于永佑陵，立庙号为徽宗。