赵匡胤在陈桥驿发动兵变，比他小12岁的弟弟赵匡义在其中所起的作用是非常巨大的，也正是赵匡义和赵普等人在前台的积极表演行动，才让躲在幕后的赵匡胤能够以一个比较仁义的角色篡位自立，建立北宋。
赵匡胤一当上皇帝，即任命赵匡义为殿前都虞侯，领睦州防御使。公元961年，赵匡胤任命赵匡义为封尹，同平章事。同时，为了避讳，赵匡义改名为赵光义，赵匡美也改名为赵光美。赵匡胤也非常疼爱他这个弟弟，有一次赵光义生病，身为皇帝的赵匡胤亲手为他灼艾。赵光义失声叫痛，赵匡胤大概是要为其弟分担病痛，也取艾自灸。
公元976年，赵匡胤突然驾崩，于是赵光义就在灵柩前即位，是为宋太宗。
赵光义即位后，继续执行赵匡胤先南后北的统一策略，逼迫陈洪进、吴越国主钱弘俶分别上表投降，至此，北宋完全统一南方，赵光义便把主要兵力转向北方的北汉和辽政权。
公元979年，赵光义率大军分四路向北汉进攻，并吸取了以往失败的教训，特派部分宋兵前往阻截辽援军。宋军很快就攻到北汉都城太原城下，将太原围得个水泄不通。5个月后，北汉将士纷纷出降，北汉皇帝刘继元见大势已去，只得开门迎降，北汉灭亡。至此，五代十国的割据局面全部结束。
赵光义携灭北汉之余威，率大军继续北上伐辽，兵不血刃地收得易、涿二州。旗开得胜，赵光义非常高兴，于是率大军进抵辽之南京（今北京市）城南，命将士兵分四路攻城。然而此时的宋军已是强弩之末，长时间的征战已使得他们疲惫不堪，在辽援军到来之后，竟被辽守军和援军共同夹击，全军溃散。赵光义在众将护卫下，南逃涿州，方才避免被擒。
7年后，赵光义又想再度北伐，企图扭转高粱河惨败之后频频挨打的被动局面，但前次亲征的惨败，特别是高粱河之战险被辽军所擒的遭遇，使太宗余悸未消。于是在善于揣摩皇帝心思的大臣的劝阻下，决定派大将曹彬、米信、田重进、潘美、杨业等人于公元986年率30万大军分东、中、西三路北上攻辽。
初期作战宋军进展顺利，接连小胜。但由于刚愎自用的赵光义将指挥权牢牢控制在自己的手中，从后方遥控军队作战，因此造成军令不能及时传达，加上各路军缺少合作，便纷纷败下阵来。杨业率领残兵在陈家谷奋力死战，辽兵漫山遍野而来，杨业部下大部分战死。杨业本人身负几十处创伤，最后为辽军所俘获，不顾辽军的威胁利诱，绝食三日而死。
杨业死后，边境大震。云、应、朔三州将吏弃城而逃，三州又被辽军重新占领。辽军又乘胜进入宋境，深入深（今河北深县）、德（今山东德州）、邢（今河北邢台）等州，抢掠一空，使宋朝边民蒙受重大损失。
从这次北伐失败就可看出，赵光义基本上没有经历过重大战役，缺乏锻炼。但他又自诩高明，刚愎自用，为了控制军队，每次作战前都亲自拟定阵图，结果严重束缚了前线将帅的手脚。所以北伐不败才怪。
赵光义先是盲目自信，在两次北伐失败后，他又陷入了或战或和的两难境地，经常在两者之间犹豫不决。到了晚年，赵光义守内虚外政策的指导思想已经形成，这种思想影响了整个南北两宋，致使两宋统治者都喜欢偏安一隅，而从不主动进攻。因此，赵光义对辽由攻到守，准备和解。为了防守，他命令宋军在河北沿边的平原上，疏浚、开拓边地河道，以作屏障。对于辽军的入侵，他也只准坚壁清野，不许出兵，即使是不得已出兵，也只许靠着城布阵，再不就是以和为贵，不许先动手攻击对方，结果束缚了军队将士的手脚。渐渐地，宋朝军队的作战能力越来越弱了。
赵光义是五代以来第一位非武人皇帝。在结束分裂局面后，尤其是在多次伐辽失败后，赵光义便将精力转移到文治上来。不过在文治方面，他的确有很多独到之处。他开创、修补、完善了宋朝的各项典章制度，使之基本成为定制，使宋王朝避免了像五代各朝一样短命夭折，奠定了政治、军事、文化、经济各方面制度的基础。两宋之人多言“祖宗之法”，这“祖宗之法”即是指宋太祖宋太宗而言，其中宋太祖法度主要在于军事、政治方面，而宋太宗除了对宋太祖法度作了进一步完善外，又着重在文化、经济等方面建立了一整套法度规范。
赵光义完善了始于隋唐的科举制度，科举向文人知识分子广泛开放，只要文章、诗赋合格，都可录取。赵光义扩大了取士的规模，每次科举考试录取的进士数额远远超过唐代及宋太祖时。赵光义还促进科举取进士日趋严密、完整。在赵匡胤确定殿试后，赵光义又将其进一步完善，规定殿试后在殿前“唱名”，由皇帝分别赐予“进士及第”“进士出身”“同进士出身”的功名。
赵光义非常重视发展文化事业，他将昭文馆、史馆、集贤院等三馆另迁远比原址大得多的新址，并定名为崇文院。到赵光义晚年，崇文院的藏书已十分丰富。
赵光义还组织文人编纂了《太平广记》《太平御览》和《文苑英华》等书。这三大部书成为后人研究中国古代历史、文学的宝贵资料。宋代的皇帝多注意从历史上吸取统治的经验教训，这可以说是从太宗开始。太平兴国八年（983年）十一月，太宗对大臣说：“朕历览前代书籍，发现君臣之际，大抵情通则道合，所以有事皆无隐匿，言论都可采用。朕励精求治，卿等作朕股肱耳目，如果施政有缺失，应当悉心上言说明，朕决不以居尊自恃，使人不敢说话。”赵光义为政勤俭，而又不喜声色游猎，只是喜欢读书和书法。他对宗教还比较宽容，不过是重道教，轻佛教。
赵光义当上皇帝之后，用很大一部分精力来确保皇位，防范变乱。一面防范武将专权，另一面则是他自家人，尤其是赵匡胤的儿子武功郡王赵德昭，最后逼迫赵德昭自杀身亡，而赵光义的弟弟赵廷美（赵光美，为避讳改名）也被逼得忧郁而死。
赵光义逐渐年老，皇位继承的问题也逐渐显得重要起来。本来赵光义想立为皇嗣的是长子赵元佐，但赵元佐在听说叔父赵廷美死后，悲愤不已，逐渐产生精神问题，对手下经常是乱砍滥杀。后来赵光义命太医诊治，稍有好转，遂大喜而设宴，唯独没有邀请赵元佐参加。赵元佐知道后，竟大怒而纵火烧自己的楚王宫，于是赵光义大怒，将赵元佐削去封号，废为庶人。遂于公元995年，立赵元侃为太子。至此，自赵光义即位以来的皇位继承问题才算最终得到解决。赵元侃即后来的真宗。自真宗至南宋高宗，六代八个皇帝都是太宗一系子孙。直到高宗赵构，因无子，领养太祖七世孙立为太子，即孝宗，以后的八个皇帝又转入太祖一系。北宋南宋各九个皇帝，赵匡胤和赵光义兄弟并称“祖宗”，他们的后代各有八个做了皇帝。兄弟二人轮流当皇帝，其后代也轮流往复，一个也不多，一个也不少，并且北宋亡在太宗一系手里，南宋亡在太祖一系手里，真可谓平分秋色了。
公元997年，赵光义去世，享年59岁。