由于带领金军偷袭天祚帝的行营，耶律大石彻底得到了金人的信任，被任命为金军的都统，随金人一起去讨伐天祚帝。但是耶律大石不是耶律余睹，他身在金营，却时时盼望能逃回夹山。一天，他与完颜宗翰一起下双陆棋，耶律大石尤善此道，当时他喝了不少的酒，所以不知礼让，完颜宗翰连连输棋，心中忿恨，生出杀死耶律大石之心，却不露声色。善于察颜观色的耶律大石瞧出了端倪，吓出了一身冷汗，酒一下子醒了八分，心中万分惧怕，于是赶忙对完颜宗翰恭敬有加。
晚上回到营帐后，耶律大石带上他的五个儿子连夜逃走。第二天，完颜宗翰准备好兵丁，欲杀耶律大石。但是天近中午也不见耶律大石的踪影，完颜宗翰便派人来问，耶律大石的妻子说："昨晚大石因饮酒过多忤逆了大人，回来后畏罪而逃了。"
完颜宗翰大怒，将她许配给军中地位最卑贱者，耶律大石的妻子不肯屈服，张口大声谩骂，完颜宗翰下令将其乱箭射死。
一心报国的耶律大石在被捕四个月后，率领七千余名骑兵，重新回到了夹山。
在夹山逃亡的天祚帝听说完颜阿骨打病死了，兴奋异常。哈哈，他到死也没有抓到我，天祚帝心里甭提多高兴啦。
天祚帝长期处于逃跑的状态，可以说经常做有氧运动，身体就是比南征北战的完颜阿骨打好。
天祚帝因耶律大石率军来归，又得到阴山室韦谟葛失发来的援军，以为是上天助辽复兴，于是决定出兵收复燕云失地。此时，耶律大石吸取上次的教训，极力劝阻："当年金人初陷长春、辽阳，陛下不积极准备迎战，却逃到中京；金人攻陷上京，陛下又逃到燕京；中京沦陷后，陛下则逃到西京；最后西京落入金人之手，陛下则逃到夹山。陛下一向不以全国之兵以拒金贼，从而使全国大半疆土尽为金人所有。现在陛下只剩夹山一隅之地，国势衰微，应当休养生息，养精蓄锐，待军强马壮再相机而动，故此千万不要再轻举妄动。"
刚愎自用的天祚帝勃然大怒："朕看你是一朝被蛇咬，十年怕井绳。金主完颜阿骨打已死，金兵军心不稳，恰是我大辽出兵重掌天下之机，你若贪生怕死，朕愿一人去讨伐金贼，以雪亡国之恨！"
耶律大石说："若此时草草出兵，则是自寻死路。"
耶律大石文武双全、有胆有识，空有一腔爱国热情，却遇上耶律延禧这么一个皇帝。
天祚帝拒不接受耶律大石的建议，坚持出兵，君臣矛盾激化，不欢而散。
耶律大石作为人臣却很难容于君主。他知道天祚帝常有杀他之心，所以心中惴惴不安。回到营中，想到大漠西北一些边远的部落还是辽国旧地，若能拢络西北诸部，便有复兴辽国的可能。但是昏庸无道的天祚帝报仇心切，实在不可与之共谋大计。于是，耶律大石召来手下的几个亲信将领，将自已的打算合盘托出，得到了他们的一致赞同。
耶律大石率领属下的二百多名忠心效命的将士，乘夜间偷偷离营。这一天的夜晚，月明星稀，凉风刺骨，不时传来猫头鹰"嘎嘎"的叫声。突然前方有一队人马拦住去路，原来是北院枢密使萧乙薛和部将坡里括正带着人马在此巡逻。
萧乙薛见是耶律大石，狐疑地问道："大石将军此去有何公干？夜间出营，是否有陛下的令牌？"
耶律大石见无法隐瞒，便直言说道："陛下不听我的劝告，执意东征，我只好另去西北，为手下将士谋一条生路。将来若能东山再起，便可复兴大辽，也不枉为太祖的子孙。"
萧乙薛冷笑说："如此说来，你是要叛逆陛下了？"
耶律大石说："良禽择木而栖，忠臣择明君而事。今日之举，实出无奈。若你有意，则可同行，将来共图大业。"
萧乙薛则怪笑不已："自古有言，忠臣不事二主，我乃堂堂枢密使，岂能与你等鼠辈小人为伍？"
耶律大石见状，大手一挥，手下二百多名将士一拥而上，将萧乙薛、坡里括等人杀死。耶律大石立即率人连夜逃走。所过之处皆为平沙广漠，寸草不生，大风袭来，扬尘弥漫，对面不辨颜色。连绵的沙丘，根本没有水源，误入此地的人多被渴死。耶律大石率领着手下人马，苦熬了三天三夜，九死一生，才度过这片死亡之地。
耶律大石带领人马涉过黑水后，白达达的详稳床古儿来到军中，献马四百匹，驼二十只，羊若干。然后一直向西行到镇州可敦城，镇州是辽西北路招讨司所在地。
耶律大石于北庭都护府驻军，并召集威武、崇德、会蕃、新、大林、紫河、驼等七州及大黄室韦、敌剌、王纪剌、茶赤剌、也喜、鼻骨德、尼剌、达剌乖、达密里、密儿纪、合主、乌古里、阻卜、普速完、唐古、忽母思、奚的、乣而毕等十八部大王，号召他们同心协力，共同抵御金军，遂得精兵万余。
耶律大石对他们说："我祖宗艰难创业，历世九主，历年二百。金以臣虏，逼我国家，残我黎庶，屠翦我州邑，使我天祚皇帝蒙尘于外，日夜痛心疾首。我今仗义而西，欲借力诸蕃，翦我仇敌，复我疆宇。惟尔众亦有珍我国家，忧我社稷，思共救君父，济生民於难者。"
镇州周围地区，有水草丰美的牧场，有辽代屯军开垦的农田，耶律大石亦农亦牧，实力迅速发展。他一面联合西夏，一面与南宋沟通，成为抗金复辽的 一面旗帜。金太宗即位之初，不敢冒然出兵征讨，只敕西南、西北路将领严防死守，防止大石与西夏联合。金天会七年，耶律大石结束休整， 开始向外发展，攻占了金朝北部二营，并将天祚帝在西部群牧的数十万匹御马据为己有。
耶律大石的壮大引起了金朝的重视。泰州都统婆卢火向朝廷报告："耶律大石已得北部二营，恐其军势强大，应当屯兵驻守，或派兵征讨，以绝后患！"
金天会八年，金太宗遣降将 耶律余睹、石家奴、拔离速等前来追讨，进至乌纳水，不战而还。
耶律大石清醒地认识到，新兴的大金帝国在政治、经济、军事上都处于上升时期，实力大大超过了他们，金军的进攻虽然半途而返，但不等于他们失败，更不等于他们没有防御能力。但是，当时中亚的情况恰好相反，高昌回鹘王朝、哈喇汗王朝经过几个世纪的发展，已进入衰落时期。耶律大石决定先向西发展，扩大领域，建立更为雄厚的物质基础，然后再来征服金朝，收复大辽疆域。
耶律大石以可敦城、古回鹘城为中心，向西北谦河地区推进，遭到当地黠戛斯人的抵抗。于是他又向西发展，越过阿尔泰山，进入额尔齐斯河，在叶密立（今新疆额敏县）修筑城池，招抚当地部族，前来投靠者已有四万户之多，这当中有一些是为哈喇汗国守 边的辽国人。第二年二月，耶律大石以青牛白马祭天地、祖宗，整军继续向西而行，进军哈喇汗国。行前，他致书高昌回鹘国的国王毕勒哥，追述契丹与回鹘先世之好，表明了借道西进的意图。受到了回鹘王毕勒哥的欢迎。毕勒哥亲自将耶律大石迎到他的府邸，大宴三日。临别时，毕勒哥献马六百匹，驼一百匹，羊三万只，一直送到回鹘的境外。并愿意以子孙为质，世代为耶律大石的附庸。
耶律大石行兵万里，所过之处，敌者胜之，降者安之。归者数国，军势日盛，锐气百倍。并获驼、马、牛、羊、财物，不可胜计。
金天会九年，耶律大石在东西两线同时与金国和哈喇汗国交战，东线取得胜利，保卫了漠北；西线没有取得进展，但却牢牢地控制了叶密立。
二月五日，文武百官在起儿漫拥立耶律大石为帝，号菊儿汗。尊号为天佑皇帝，改元延庆。重建大辽政权，史称西辽，阿拉伯史学家称为哈剌契丹。
此时耶律大石年方三十八岁，追祖父为嗣元皇帝，祖母为宣义皇后，册元妃萧氏为昭德皇后。耶律大石对百官说："朕与卿等行三万里，跋涉沙漠，夙夜艰勤。赖祖宗之福，卿等之力，冒登大位。尔祖尔父宜加恤典，共享尊荣。"
耶律大石在起儿漫巩固地位之后，两次率军南下，高昌回鹘投降了西辽，成了一个附庸国。耶律大石随后陈兵哈喇汗朝边境。此时东哈喇汗朝的大汗是伊卜拉欣，此人软弱无能，竟派使者去邀请耶律大石到他的都城八喇沙衮，以助其抵御葛逻禄和康里的侵扰。这对东哈喇汗王朝来说，无疑是引狼入室，当外敌被击退后，耶律大石将易卜拉欣降封为"土库曼王"，只把喀什噶尔与和阗一带留给东哈喇汗王朝，使之成为西辽的附庸国，而将八喇沙衮攫为已有。
八喇沙衮位于楚河谷地，左山右川，广袤千里，土地肥沃，宜于农耕；水源充沛，农桑发达，瓜果繁多，盛产葡萄美酒。于是耶律大石决定定都于八喇沙衮，别称虎思斡鲁朵，意为"强有力的宫帐"。又逐渐向周围的城邑派遣了官员，改延庆三年为康国元年。
从此，西辽一直定都在虎思斡鲁朵。
在这块土地上站稳脚跟后，经过充分的休养生息，耶律大石想起了十年前故土沦丧时的景象。为了实现"中兴"，实现恢复契丹帝国宏伟大业的夙愿，耶律大石以六院司大王萧斡里剌为兵马都元帅，敌剌部前同知枢密院事萧查剌为副元帅，茶赤剌部秃鲁耶律燕山为都部署，护卫耶律铁哥为都监，率七万铁骑东征，准备为辽国复仇。
耶律大石以青牛白马祭天，树旗以誓，组织众人誓师说："我大辽自太祖、太宗艰难而成帝业，其后嗣君耽乐无厌，不恤国政，盗贼蜂起，天下土崩。朕率尔众，远至朔漠，期复大业，以光中兴。"
耶律大石对元帅萧斡里剌说："今汝其往，信赏必罚，与士卒同甘苦，择善水草以立营，量敌而进，毋自取祸败也。"
西辽军进军到喀什喀尔，这里原有契丹帝国的汉军和契丹军驻扎，西辽军一来，马上就相继归服，西辽军进而征服了和阗。但是在继续进军中，西辽军在辽阔的沙漠上行进了万余里，路遇风雪，牛马损失大半，却连一名金军也没有遇到，东征大军已是疲惫不堪，主帅萧斡里剌放弃了东征的志愿，勒兵而还。
耶律大石筹备了十年的复国之梦就这样破裂了，在虎思斡鲁朵等待捷报的耶律大石仰天长叹："这是上天不让我讨伐金国，天数啊！"
东征失利后，耶律大石暂时放弃了收复故土的念头，对西辽进行了有效的统治，数年间，百业兴旺，牲畜肥壮，国富民强。1137年，西辽开始了第二阶段的向外扩张，它首先进入费尔干纳谷地，继续向西推进，打败了西哈喇汗王朝的军队，大汗马赫穆默德逃回撒马尔罕。
三年后，西哈喇汗王朝与葛逻禄人发生冲突，马赫穆默德向塞尔柱王朝国王苏丹桑贾尔请求支援，苏丹桑贾尔组织其他各国，集中十万多骑兵，渡过了阿姆河，开进河中地区，向葛逻禄人发起进攻，葛逻禄人向耶律大石求援。耶律大石给驻扎在撒刀尔罕的苏丹桑贾尔写信，为葛逻禄人求情。然而苏丹桑贾尔不但不接受说情，反而写信让耶律大石接受伊斯兰教，否则就用武力解决。
耶律大石率领西辽军进军撒马尔罕。1141年9月9日，两军在卡特万草原相遇，相距二里许。
耶律大石仔细观察了对方的行军布阵，晓谕全军将士："西域军虽多，但有勇无谋，我军一举攻之，其必首尾不能相救，我师必胜。"于是派六院司大王萧斡里剌、招讨副使耶律松山率领2500人从右发起进攻；枢密副使萧剌阿不、招讨使耶律术薛率领2500人从左发起进攻；耶律大石亲率大军直接从正面进攻。三军一起进发，苏丹桑贾尔的部队大败，僵尸横亘数十里。西吉斯坦国王、苏丹桑贾尔的宰相和妻子被俘，苏丹桑贾尔带着残兵侥幸夺路而逃。
此役后，苏丹桑贾尔一蹶不振，几年后被叛军囚禁，曾经纵横中亚的塞尔柱王朝就此灭亡。
卡特万会战，是中亚史上一次著名的战役。耶律大石以少胜多，成功地征服了西哈喇汗王朝，实现了他一生事业的巅峰绝唱。
耶律大石乘胜出兵，屠杀人民，洗劫村庄，逼迫花剌子模国向西辽朝贡臣服。
耶律大石在西北建立的西辽政权，是辽朝的继续，前后历九十多年；西辽的疆域东起哈密，西至咸海，北达叶尼塞河上游，南抵阿姆河，一时成为中亚一个强大帝国。当时的西辽，仍采用中原传统的汉文尊号、年号、庙号；宫廷和官府使用的是契丹文和汉文；钱币上铸印汉文年号；官制也分北面官和南面官；对待属国，仍沿用中原王朝的惯例，实行不驻军队，不索质子的"羁縻"政策。西辽统治下的楚河流域，农业水利灌溉和城镇的手工商业也有一定程度的发展。由于西辽的立国纲纪，典章制度，泱泱有中华之风，所以，金元以来的史家都把西辽与中原诸王朝并列，从不视为异域外邦。
西辽康国十年，戎马一生的耶律大石走到了人生尽头，在八剌沙衮的宫帐中去世，终年五十六岁。在位二十年，庙号德宗。
