戍邊西北
寶元元年（1038年），檔項(xiàng)族人李元昊稱帝，建國(guó)號(hào)大夏（史稱西夏），定都興慶（今寧夏銀川），與宋朝的外交關(guān)系正式破裂。次年，為逼迫宋朝承認(rèn)西夏的地位，李元昊率兵進(jìn)犯北宋邊境，于三川口大敗宋兵（三川口之戰(zhàn)），集兵于延州城下，準(zhǔn)備攻城。消息傳至京師，朝野震驚。
康定元年（1040年）三月，因邊事吃緊，仁宗以范仲淹眾望所歸，召回京師，擔(dān)任天章閣待制、出知永興軍。七月，升為龍圖閣直學(xué)士，與韓琦并為陜西經(jīng)略安撫副使，擔(dān)任安撫使夏竦的副手。八月，范仲淹請(qǐng)知延州，到任后，更改舊制，分部訓(xùn)練，輪流御敵；同時(shí)修筑青澗城和鄜城，作為軍事基地，節(jié)省邊境開(kāi)支。仁宗詔命這支為康定軍。
康定二年（1041年）正月，仁宗詔命陜西各路討伐西夏，范仲淹上疏，建議加強(qiáng)邊防守備，固守酈延，以軍威恩信招納西羌?xì)w附（時(shí)羌族為元昊向?qū)�，為其所用），徐圖西夏，仁宗采納。范仲淹又奏請(qǐng)修筑承平、永平等要塞，把十二座舊要塞改建為城，以使流亡百姓和羌族回歸。
二月，元昊進(jìn)兵渭州（今甘肅平?jīng)觯�，仁宗批�?zhǔn)夏竦反攻計(jì)劃，韓琦命尹洙謁見(jiàn)范仲淹，聯(lián)絡(luò)同時(shí)發(fā)兵。范仲淹認(rèn)為反攻時(shí)機(jī)尚未成熟，堅(jiān)持不從。韓琦派環(huán)慶路副都部署任福率兵出擊，西夏軍受挫撤退，任福下令急追，追至西夏境六盤山麓，于好水川遇伏被圍，任福等十六名將領(lǐng)陣亡，折兵萬(wàn)余（好水川之戰(zhàn)）。四月，仁宗降夏竦為豪州通判，范仲淹為戶部員外郎、知耀州，職責(zé)不變。
五月，范仲淹改知慶州，兼環(huán)慶路都部署司事。元昊起兵時(shí)，曾聯(lián)絡(luò)羌族，約定環(huán)慶路酋長(zhǎng)六百余人為其向?qū)�。范仲淹到任后，即以朝廷名義犒賞羌族各部，與之簽訂條約，嚴(yán)明賞罰，羌族遂脫離西夏，為宋效力。為進(jìn)一步穩(wěn)固邊防，范仲淹又修筑大順城，遏止白豹城、全湯城一帶的敵軍進(jìn)犯；同時(shí)，修葺細(xì)腰、胡蘆等軍塞，切斷敵軍通路，使明珠、滅臧兩部族安心歸附大宋。
慶歷二年（1042年）閏九月，元昊分兵兩路，再次大舉攻宋。涇原路經(jīng)略安撫招討使王沿獲知夏軍來(lái)攻，命副使葛懷敏率軍阻擊，進(jìn)抵定川寨，宋夏會(huì)戰(zhàn)，宋軍大敗，葛懷敏與部將等16人戰(zhàn)死，喪師9400余人（定川寨之戰(zhàn)）。元昊獲勝后，揮師南下，進(jìn)逼潘原，關(guān)中震動(dòng)。十月，范仲淹率領(lǐng)六千，從邠州、涇州出發(fā)來(lái)進(jìn)行援救，西夏撤出邊塞。仁宗非常欣賞范仲淹軍事才能，加封為樞密直學(xué)士、右諫議大夫，任鄜延路都部署、經(jīng)略安撫招討使。
十一月，仁宗采納范仲淹建議，恢復(fù)設(shè)置陜西路安撫、經(jīng)略、招討使，讓范仲淹、韓琦、龐籍分領(lǐng)職事。范仲淹與韓琦在涇州設(shè)置官第，將文彥博調(diào)到秦州做統(tǒng)帥，滕宗諒調(diào)到慶州做統(tǒng)帥，張亢擔(dān)任渭州的統(tǒng)帥。范仲淹作將領(lǐng)，號(hào)令清楚，愛(ài)護(hù)士兵，對(duì)于前來(lái)歸附的各部羌人，誠(chéng)懇接納，信任不疑，因而，至元昊向北宋稱臣（慶歷和議），西夏不敢輕易侵犯他所統(tǒng)轄的地區(qū)。
慶歷新政
主詞條：慶歷新政
慶歷三年（1043年），元昊請(qǐng)求議和，西方邊事稍寧，仁宗召范仲淹回京，授樞密副使，又擢拔歐陽(yáng)修、余靖、王素和蔡襄為諫官（俗稱“四諫”），銳意進(jìn)取。六月，諫官上言范仲淹有宰輔之才，仁宗欲拜為參知政事，范仲淹推辭不就；八月，仁宗罷免副宰相王舉正，再拜范仲淹為參知政事。
仁宗調(diào)整輔臣結(jié)構(gòu)后，多次召見(jiàn)富弼、范仲淹等人，征詢天下大事。范仲淹雖感謝皇恩，卻認(rèn)為事有先后，朝廷陳弊積久，非一朝一夕所能改變。仁宗遂親筆詔書，開(kāi)天章閣、陳設(shè)筆硯、賜坐以待。范仲淹惶恐不安，退朝后作《答手詔條陳十事》，上疏仁宗“明黜陟、抑僥幸”等十件事。仁宗采納，詔書統(tǒng)一頒布，以示天下，只有府兵法，因輔臣反對(duì)而作罷。
慶歷四年（1044年），范仲淹又上疏仁宗“再議兵屯、修京師外城、密定討伐之謀”等七事，并奏請(qǐng)擴(kuò)大相權(quán)，由輔臣兼管軍事、官吏升遷等事宜，改革廣度和深度進(jìn)一步增加。新政實(shí)施后，恩蔭減少、磨勘嚴(yán)密，希圖僥幸的人深感不便，于是毀謗新政的言論逐漸增多，指責(zé)范仲淹等是“朋檔”的議論再度興起。六月，邊事再起，范仲淹請(qǐng)求外出巡守，仁宗任命為陜西、河?xùn)|宣撫使。
慶歷五年（1045年）正月，反對(duì)聲愈加激烈，范仲淹請(qǐng)求出知邠州，仁宗準(zhǔn)奏，遂罷免其參知政事之職，改為資政殿學(xué)士、知邠州，兼陜西四路緣邊安撫使。冬十一月，范仲淹因病上表請(qǐng)求解除四路帥任、出任鄧州，以避邊塞嚴(yán)寒，仁宗升為給事中、知鄧州。隨著范仲淹、富弼等大臣的離京，歷時(shí)僅一年有余的新政也逐漸被廢止，改革以失敗告終。