大延琳在东京起兵之前，有较为详细的行动计划。他曾与东京副留守王道平商议起兵事宜，主要内容是，大延琳自己控制辽东京城，并以此为基地和依托，再向四面发展；并秘密派人到北方与黄龙府(今吉林农安)的黄翩联系，去保州(鸭绿江东岸)联络渤海太保夏行美，意在约他们起义响应，共同起兵，反对辽朝。后来事实证明，这只是大延琳的良好愿望而已，均都落了空。大延琳错误地估计了黄翩及所派使者的政治态度。黄翩时任黄龙府(今吉林农安)兵马都部署，这个都部署衙门，是辽控制东北方边境以内各民族的一个重要军事机构，黄翩是这个机构的主要长官。黄翩在担任此职之前，曾率兵深入女真地区，俘获许多人口和牲畜。可见他是效命辽廷的人物。黄翩在就任兵马都部署后，又在浑同江及疏沐河之间，建立城堡，加强了对女真的控制。这说明，黄翩担任着主要官职和管辖着重要地区。如果他能像大延琳所设想的那样参加起义，就会使地位次仅于东京的黄龙府控制在起义军手里。同时也会使在黄龙府控制下的女真族摆脱辽廷，乘势进行反辽斗争。这就形成了从南、北两面夹击辽朝的态势，无疑是有利于东京起义军及整个反辽斗争的。但出乎大延琳意料，王道平夜间越城出去后，与派往黄龙府的使者一起，到辽圣宗驻把黑岭(时辽圣宗正于此处打猎)告变。大延琳联络黄翩的计划终成泡影。由于辽廷得到了大延琳起事的情报，立即征调诸道之兵，准备镇压。在这些军队未到之前，因辽国舅详稳肖匹敌之驻地接近东京，便命他首先率本营之兵与家丁，抢占要害之地，防止大延琳西进，威胁在东京西方的辽朝都城上京。

公元1029年(辽圣宗太平九年)八月初三日，大延琳起兵占领东京后，杀了户都使韩绍勋、副使王嘉、四捷军都指挥使萧颇得，囚禁了东京留守驸马萧孝先及其妻南阳公主。并自立为帝，国号兴辽，年号天庆。

大延琳占领东京城后海州(今辽宁海城市)、宁州(今辽宁熊岳城西南35公里处)、禄州(今吉林临江县)等地起义响应。南、北女真皆提前起义。但由于东京起义军之东、西方要冲皆被辽军控制，这就影响了起义军的发展和进势。大延琳为解决东方辽军之威胁，想得到高丽的支援，曾派大府丞高吉德前去离丽国，告诉对方大延琳巳兴辽建国，望对方给予援助。高丽派兵攻鸭绿江东辽军，战败而退。起义军在东部战线无进展，威胁未有解除。

起义军在东、西两路均无进展的情况下，大延琳决定向北方进攻，攻击的目标是辽军占据的沈州(今沈阳)。当时，沈州（沈阳）节度使萧王六刚刚到任，不熟悉沈州（沈阳）情况。于是，沈州（沈阳）城的防备重任，便落到副节度使张杰肩上。

眼见得声势浩大的大延琳起义军兵临城下，张杰不禁暗自叫苦。因为，当时的沈州（沈阳）城内驻防辽军毫无作战准备，实在无法抵抗如潮水般涌来的起义军。立即向辽朝求援，但时间已来不及，远水难解近渴，局势万分危急。情急之中，张杰心生缓兵之计，遂派人出城给大延琳送信，谎称准备投降献城。大延琳不知是计，便下令暂缓攻城，一心等待张杰投降献城。可是，等了好几天也不见张杰投降献城，大延琳这才醒悟过来，惊呼上当，急忙命令起义军攻城。然而，这时的沈州（沈阳）城内驻防辽军，已经做好战斗准备。起义军攻打不下沈州（沈阳）城，只好返回东京（辽阳）。

《辽史·圣宗纪》记载了此次攻沈之战：“其节度使肖王六初至，其副将张杰声言欲降，故无急攻。及知其诈，而已有备，攻之不克而还”。这次战斗，由于起义军中了守城辽军的缓兵之计，未有战果就返还。

这样，东京起义军在东、西、北三个主要方向军事动作均无进展，只好采取守势，退保东京，固守孤城，很快陷入被动局面。而辽廷则采取了攻势。“及诸道兵次第皆至，延琳婴城固守”(《辽史·圣宗纪》)。

同年十月一日，辽廷以南京留守肖孝穆为都统，国舅详稳肖匹敌为副都统，奚六部大王肖蒲奴为都监，率领包括皇帝侍卫在内的精锐部队，兵分三路围攻起义军。

诸道官兵陆续到达，会聚一起，两军进行交战。起义军与辽军先战于蒲水(今蒲河)，起义军击退对方中军。但却受到肖匹敌、肖蒲奴所率的左、右两路军的夹击，战败溃退。得势的辽军得以控制大延琳义军通往女真、高丽的交通要道，阻止了外地的增援。义军退至手山(即首山，位于辽阳城西南7.5公里)之北，再次与辽军交战，又失利。退入东京城中，“深沟自卫”。首山之战失利，是大延琳起义军迅速走向失败的转折点。辽军遂进兵东京城下，并包围了东京城。辽军还在城的西面五里处修筑重城，建起高台，坐困义军，使城内人不能与外界相通，得不到人员与物资的接济。因为辽军在进攻起义军之前，已派兵“据高丽、女真要冲，使不能求援”。在辽军围攻东京城时，辽廷又派肖蒲奴围剿辽东各地起义军，“讨诸叛邑，平吼山贼，延琳坚守不敢出”(《辽史·肖蒲奴传》)。东京城内的守军已孤立无援了。

大延琳率起义军坚持守城，因无柴可烧，起义军只好以拆屋之木料当燃料用。到1030年(太平十年)二月，由于守城者放松了警惕，竟使囚禁在城中的辽东京留守肖孝先及其妻，穴地出城逃走。南阳公主走在后面，被城上守卫者发现，捉回。

1030年(辽太平十年)八月二十五日，据《辽史·圣宗本纪》记载：“东京将杨详世密送款，夜开南门纳辽军“，东京城被辽军攻占，大延琳被俘。海州城起义军，坚持战斗一年多，在得知其他地方的起义军首领皆战败被俘后，也投降了。至此，大延琳领导的东京起义失败了。节度副使张杰因保卫沈州（沈阳）城有功，被擢升为节度使。

大延琳起义虽然失败了，但它有一定的历史意义。它严重地打击了辽廷在东说道地区的统治，处决了辽朝的一些搜刮民脂民膏的酷吏，粉碎了辽朝在东京道的盘剥计划，在一定程度上缓解了东京道人民生活上的苦难。大延琳起义，也震惊了辽廷，迫使辽廷采取了防止类似事件再次发生的统治措施。在辽军攻克东京城后三个月，强行迁徙渤海人，对渤海贵族进一步实行分化，以利于辽廷的统治。

尽管大延琳起义军以失败告终，却给辽朝圣宗皇帝敲响警钟。圣宗皇帝改任萧孝穆为东京（辽阳）留守，赐予“佐国功臣”称号。萧孝穆到任之后，吸取前任酷吏的经验教训，采取了“拉拢与分化”相结合的政策。他一方面建议圣宗皇帝，启用曾有功勋的渤海旧族才俊；另一方面，将参与大延琳起义的渤海人及其家眷，相继迁到上京北部，分别安置在易俗县、迁辽县、渤海县，以防他们再度聚众闹事。萧孝穆任职东京（辽阳）留守两年多，辽东地区社会经济得到一定的恢复和发展，社会矛盾有所缓解。辽朝兴宗皇帝即位后，辽东地区连年丰收，百姓安居乐业。

大延琳领导的东京起义，失败的原因主要有以下几个方面。

没有充分地发动、组织和领导参加起义的群众。当时，在辽廷重压下的渤海族、女真族和汉族人民，都处于因苦之中。但这次起义却仅限于东京地区的渤海人和女真人。这说明，起义的领导者大延琳并没有发动各族民众，特别是汉族群众。使起义在民族上和地域上受到一定的限制。起义后，南、北女真族虽然响应，但终未形成较大和较强的反辽力量。使辽廷虽处于被动地位，却仍能采取应变措施，围剿起义中心地区东京。而且大延琳只将各县的渤海族起义人员中的谋勇之士征调到身边，而未将各县的渤海起义民众汇聚到一起，致使他们只能各自为战，力量单薄，最终被辽廷各个击破。历史地看，没有充分发动、统一组织起义群众是这次起义失败的比较重要的原因。

没有一个强有力的领导集团。从东京起义领导集团的成员上看就有问题。与大延琳密谋起义的辽东京副留守王道平，以及派往黄龙府联络黄翩起义的心腹之人，都是泄露起义机密之人。另外，起义领导人缺少军政干才，制定不出正确的军事计划和战略策略。他们不积极汇聚起义力量，幻想辽将反辽。进攻沈州未有识破对方缓兵之计，坐失攻占沈州的良机，贻误战机。退守东京后，一筹莫展，坐以待毙，甚至连几个重要囚犯都看押不住，等等。都说明，起义军领导者中缺乏将才、帅才，领导力量薄弱。

当时辽廷尚有相当实力。从力量对比看，不利于起义军。大延琳起义之时，正处于辽中叶，辽国还是比较强盛的。在军事方面，优势明显在辽廷一方。而起义队伍始终没有聚在一起，力量分散，只能在各地单打独斗。加之所占地区较小，财力物力有限，起义一方的力量始终处于劣势。特别是由于大延琳错误地估计了辽朝内部的阶级矛盾和民族矛盾，把民族矛盾视为主要矛盾。起义一开始，立刻宣布建国称王，满足于恢复渤海王国以实现其个人称王的欲望，把一次轰轰烈烈的阶级斗争，几乎转变为民族斗争，这无疑会影响各族人民起义的积极性和对起义的支持力度，影响了起义军力量的增强。