虽说拿下临潢城，北伐左路军此番作战的要任务便告完成，但相对于其整个部署来说，这只能算是万里长征第一步。一方面，临潢城西面的祖州、西北面的怀州，以及更远的庆州需要夺取。另一方面，大兴安岭之外还有过契丹疆域三分之一以上，包括阻卜（鞑靼）诸部、乌古部、敌烈八部以及更靠西的粘八葛部的大片土地需要与中路军相互配合进行收服。所以，北伐左路军在占领临潢城后，只是稍作休整并留下吴鹏率“飞龙军”一个营和“保安军”两个团来安定城内秩序后，其主力便在阴历四月初八离城西进，杀向祖州长霸城。
一来，长霸与临潢两城距离不过五十来里地，临潢城这边打得热火朝天，祖州长霸城那边不可能听不到一点动静。二来，临潢城北城居住的契丹人也需要有熟悉其情况的本族人来进行安抚，萧继先以及萧达祥并未随军继续西进。所以，北伐左路军主力进攻祖州长霸城并未如之前夺取临潢城那般使用计谋和诈术，而是纯粹依靠自己的强悍武力来了一场实打实的城池攻坚战。
尽管契丹人里有像萧继先、萧达祥这样为了自己和家人的利益背叛本民族、背叛国家、背叛君王的所谓“识实务者”，也有如韩匡嗣这样在后路已断、取胜无望的情况下，为了麾下数万将士的身家性命而被迫放下武器投降的所谓“为形势所迫者”，却也不乏如之前那位虽狂妄自大，可不失为将者气节的松山守将那般以死殉国的所谓“宁死不屈者”，而契丹祖州长霸城内的最高指挥官和决策者耶律沙恰恰是后者。
说起来，身为契丹南府宰相的耶律沙这会儿本应该陪同契丹皇帝耶律璟在“春捺钵”，而不是待在小小的祖州长霸城里。可一来，开春的时候耶律沙不小心受了风寒，因为身体欠佳而未能随耶律璟前往长春州。二来，在得知周军已经占领永州后，韩匡嗣担心辽太祖耶律阿保机及其父祖在祖州的陵寝有什么闪失，便让身体尚未彻底痊愈，不适宜随自己大军东进勤王的耶律沙赶到祖州加强长霸城的防御。是以，如今镇守祖州的契丹守将便由原来的那位小小刺史，变成了位高爵显的南府宰相耶律沙。而作为契丹重臣、耶律子孙，即便明知自己手中那加上临时组织起来的青壮，满打满算也不过七千左右的兵马绝不可能是城外四万余周军的对手，可耶律沙却是毫无惧意，一面命人加固城池、严密防守，一面派人翻山越岭前往乌古敌烈统军司及西北路招讨司请求增援，并遣使急告身在“春捺钵”的契丹皇帝耶律璟，向其通报临潢府战事详情，请对方早做打算。
当然，尽管派了求援使者，但深知草原形势的耶律沙，并不真的认为负责弹压这些个草原部族乌古敌烈统军司和西北路招讨司的契丹驻军会冒着草原诸部族趁势反叛、暴乱的风险，遣大军来支援自己。要知道，即便是以往大辽强盛时期，草原诸部族也是时服时叛，更遑论现如今大辽衰落，自周军北侵以来辽军更是未有一胜的情况下，只怕这些个草原部族不但不会协助大辽这个名义上的宗主，反而会借机落井下石、趁火打劫、起兵反叛，掉转刀枪对大辽乌古敌烈统军司和西北路招讨司下手。更何况，就算草原诸部族不在背后插刀，此前已经奉韩匡嗣韩留守之命派出上万兵马前来临潢府助战的两司，仓促之间也不可能再派出多少援军来与周军对抗了。所以，对耶律沙来说，派人请求援兵不过是一种下意识的反应，真正靠得住的还是守卫祖陵的五千契丹本族兵马——至于那临时召集起来的两千守陵户青壮，由于其中大多是汉人和渤海人，面对汹汹而来的周军，耶律沙并不指望他们能以死相拼，最多也就是充充门面、摆摆样子，并为加强城防、加固防御工事当苦力罢了。
为了尽可能拖住周军，使其不能迅杀向长春州，从而为自家皇帝多争取一些时间，在祖州的防御上耶律沙可谓是煞费苦心。一方面，他将七千兵丁分成两部分，包括契丹本族兵士在内的五千人马守御祖州长霸城，另外两千人马保护祖陵陵区，依托那里的险要地势以及既有陵墙进行守御，从而为保护祖陵做最后的抵抗。
另一方面，在他的指挥下，负责守御祖州长霸城的契丹军不但把城内所有能够拒敌的空间全部利用起来，修筑了大量了街垒、挖掘了大量的陷阱，而且还在距离城墙五十步远的地方围绕着整个祖州长霸城挖掘了一道深深的壕沟，并利用挖出的泥土以及强行拆除大量城外民房的砖石做材料，在壕沟以内原有城墙以外修筑建起了一圈羊马墙，用以阻碍周军进攻的步伐。
在耶律沙的组织调度以及守军和守陵户的努力工作下，从得知周军围攻永州到其兵临城下，祖州长霸城在短短二十天内便由一座普通的城邑变成了一座完完全全的战争堡垒，以至率军而来的杨新、王峰面对此城，也不由得点点头，暗赞这位耶律沙确实是个人物，远非之前遇到的包括韩匡嗣在内的那些个契丹守将可比。
不过，赞叹归赞叹，仗该打还得打。在将整个祖州长霸城团团围住，并通过多方观察和打探了解到城内的大概情况后，杨新于建隆七年阴历四月初十一早下令攻城。
辰时正，北伐左路军所属各炮兵团、营及步骑兵各营、连属炮兵的四百余门各型火炮、迫击炮同时开火，以南北两侧城墙及其外围羊马墙为重点，对祖州长霸城进行了五分钟左右的急促射击，顷刻之间便将这座小小的城池淹没于浓烟与烈焰之中。
五分钟的炮火准备在将城内契丹守军彻底轰晕的同时，亦在祖州长霸城南北两侧的羊马墙及城墙之上轰出多个缺口，并令羊马墙及城墙后的契丹兵士损失惨重——至于被安排在羊马墙后协助防守的汉人及渤海人青壮则趁乱逃散一空，要么跑到两军之间的空地躲藏、要么干脆直接跑到周军军阵前面弃械投降。
在将逃散出来的汉人及渤海人青壮集中看管后，“保安军”四个团的兵士在己方机枪火力及左右翼骑兵的掩护之下身背沙袋、土包快出击、兵分两路，自南北两个方向分别扑向南北两侧羊马墙外的壕沟，进行填壕作业。尽管羊马墙及城头残存的契丹守军以弓弩对填壕的周军“保安军”进行了拦阻射击，并有部分悍勇的契丹兵士冲出羊马墙与周军进行面对面的肉搏。但在负责掩护的“飞龙军”猛烈的机枪火力打击下，契丹守军的阻击没有起到任何实质作用。四个团的“保安军”只用了不到半个时辰的时间便以极轻微的代价将南北两侧羊马墙外的壕沟填满，为随后的进攻铺平了道路。
巳时初，作为主攻部队的“飞龙军”第一合成步兵师一团一营、二营、“保安军”一个团和二团一营、二营、“保安军”一个团组成的南北两路突击集群在侧翼骑兵的掩护之下，越过在已经被填平的壕沟外侧布下方阵，以防契丹守军反突击的“保安军”四个团填壕部队的队列，分别冲向祖州长霸城南北两侧城墙上的几处巨大缺口，杀向城内。
尽管之前的炮击对城内契丹守军造成了巨大伤亡，但在耶律沙及其麾下一众将领的督促与鼓励下，幸存的契丹守军并未如周军所预料的那般迅崩溃，而是坚守在自己的战位上，对突入城内的周军进行了顽强阻击。而随着双方步兵开始面对面的搏斗，己方炮击不得不停止，周军所拥有的炮兵火力优势也就此丧失。再加上契丹守军此前在城内修筑了大量街垒、挖掘了大量陷阱、布设了大量机关，是以面对分散于城内各处对自己进行偷袭、阻击的契丹守军，突入城内的周军步兵进展非常缓慢，伤亡亦渐渐增加。
好在，周军训练有素，对于应付各种情况均设有相应预案——哪怕这种情况出现的可能微乎其微。因此，在遭到小挫后，负责南北两个突击集群临阵指挥的两名副团长立即根据战场态势调整部署，按照“飞龙军”和“保安军”一比二的比例，将所部分解为以排为单位的多个小型进攻分队，相互配合、相互掩护，充分挥己方“飞龙军”步兵在单兵火力方面的优势，与契丹守军进行逐街、逐院甚至是逐屋的争夺。
经过近半个时辰的战斗，两支突击部队终于在内城东门兴圣门下会师，并在短暂交流后再次兵分两路。北突击群沿宽近五十米的城中大道向外城（东城）东门望京门方向攻击前进，扫荡东城的契丹守军；而南突击群则以配属的无后坐炮轰开内外（东西）城之间的贯穿南北、高近两丈的城墙，杀入内城（西城）。
或许是因为耶律沙等契丹将领的严令督战、或许是因为其身为守陵兵士的强烈责任感、亦或许只是单纯的军人气节，总之祖州长霸城内契丹守军的表现堪称是自“飞龙军”成立以来所遇到过的最顽强的对手。即便整个防御战线已经被周军拦腰切断，败亡只是时间问题，城内契丹守军依然死战不退，前仆后继的与占据兵器、火力、战法等技战术优势的周军拼命周旋。
战至午后未时，在随后进城的、作为预备队的一团三营、二团三营及“保安军”两个团的协助下，周军两个突击群终于彻底肃清了外城（东城）的所有契丹守军，而内城（西城）也只剩下位于内城南侧，兴建于一处长十米、宽十三米、高两米的台基上，用七块厚度四十（四壁）－七十五（顶部）厘米的完整花岗岩石板拼组而成的那座长近七米、宽近五米、高约三米五的石室，以及石室内率领近二十名亲兵仍在负隅顽抗的契丹南府宰相耶律沙。
耶律沙如此顽强自然不是认为自己还能有翻盘的可能，他这么做不过是想多拖延一些时间。在他看来，自己能多拖一刻，自家皇帝便会多一刻准备应敌的时间。只是令他没有想到的是，早在围歼了韩匡嗣所部后，周军便已分兵而进。在杨新、王峰、吴鹏等人率左路军西进临潢府的同时，曾志林、程飞、穆特尔等人已率右路军主力挥师东进，杀向长春州去了。
不过，无论耶律沙的拖延战术是否有实际效果，他、他的部下以及他们藏身的石室还是给周军造成了一些麻烦。由于石室是由整块厚重结实的花岗岩石板搭建，步兵的普通轻武器对其毫无作用，而正面进入石室的石门又被室内的契丹守军以弓弩严密封锁，以至负责拿下该石室的一团一营一连多次攻击皆无功而返，气得该连李连长指着石室大骂不止，直称躲在里面的耶律沙是缩头乌龟、无胆妇人。
其实说起来，对于连厚达数丈的城墙都能轰塌的“飞龙军”来说，一座小小的石室原本是难不倒这位李连长的。毕竟石板再厚，只要在石墙边的台基上挖个坑，布设好大量的炸药，便足以将整座石室都给炸塌。可问题是在开战之前，左路军总指挥杨新杨二十五爷曾经下过一道命令，对城内的契丹贵族、特别是那位身为契丹南府宰相的耶律沙能活捉的尽量活捉，对城内具有特殊性质的祭祀建筑能保留的尽量保留。如此，既可瓦解契丹兵将的抵抗意志，又可减少契丹普通百姓对周军的抵触情绪。是以，虽然拥有毁掉整个石室的能力，面对这座明显具有特殊意义的建筑，李连长也只能按捺住心中的焦躁，一面想方设法以常规方式攻下石室，一面绞尽脑汁的想用激将法将石室内的契丹守军激出来。不曾想，石室内的契丹守军特别是那个耶律沙根本是油盐不进，任凭他怎么骂，也当作没听见，就是不出来。眼见城内其他方向的战斗均已渐渐平息，只有自己这边还不能解决问题，这位在同僚面前常常自诩“飞龙军”第一连的“飞龙军”6军一师一团一营一连李连长不着急上火才怪。
最终给这位李连长解决了难题的还是他的顶头上司，得知有座石室久攻不下而特意过来察看情况的杨新和王峰。在向李连长了解了相关情况后，虽然明白这座石室很可能是契丹人祭祀太祖耶律阿保机及其父祖前辈的重要设施，且躲在里面的是身居高位的契丹南府宰相耶律沙，可考虑到前面还有夺取祖陵陵区、怀州、庆州，以及像收服草原诸部族这种更加重要的战略目标需要完成，是以在仔细权衡了利弊、并交换了意见之后，杨新和王峰还是一致决定不再过多耽搁时间，立即炸毁石室，以尽早结束祖州长霸城内的作战。
建隆七所阴历四月初十午后未时末，随着一声令整个内城都为之一晃的巨烈爆炸声，那座令李连长头痛不已的石室的后墙顿时四分五裂，而整座石室也因为失去重要支撑，在爆炸产生的强大冲击波中轰然倒塌。石室内的二十余人全部死亡，无一幸免。而包括契丹南府宰相耶律沙在内的数人因为距离石室后墙最近，更是被炸得粉身碎骨，连尸都没有留下。
望着眼前已成残垣断壁的石室，以及被冲击波吹出石室的残肢碎肉，杨新和王峰相视一眼，同时摇了摇头，在心中称赞给己方造成近三百余人伤亡——其中“飞龙军”伤亡近四十人——的耶律沙及城内契丹守军是真英雄、承认祖州长霸城称得上是自“飞龙军”成立难得一见、自与契丹交战以来最难啃的一块“硬骨头”的同时，亦暗自慨叹耶律沙及其手下将士生不逢时，遇到了自己这样一个他们永远也不可能战胜的对手，其注定只可能拥有悲壮的结局，而不可能拥有辉煌的功绩。
当然，称赞也好，慨叹也罢，都不过是杨新和王峰脑海中一闪而过的念头，因为在他们心里最重要的还是按时完成作战任务。是以，拿下祖州长霸城后，不过略做休整，二人便分为两路。主力由杨新率领，留在祖州长霸城内打扫战场、恢复秩序，并派部分兵将在随行汉人向导的引领下，去周围山岭之间寻找那些因为躲避战乱而藏身其中的汉人、渤海人百姓，一来进行安抚，二来也是劝导大家返回家园，踏踏实实的过日子。毕竟周军北伐不光是要收复汉唐故土，更重要的还要接收住在上面的百姓人民——特别是汉人百姓。与此同时，王峰则率领一支由“飞龙军”第一合成步兵师二团、第一独立炮兵团一部、第一独立骑兵团一部以及“保安军”两个团共近一万人组成的偏师继续西进，前往距离祖州长霸城约五里的祖陵，消灭掉据守在那里的两千契丹军，以便彻底完结祖州之战。