苏轼在其《上神宗皇帝书》中全面批评了熙宁变法，这引起了王安石和新党的极大不满，一些人开始罗列不实之词，弹劾苏轼。这些诬陷虽然“穷治无所得”，但已使苏轼深感政治环境之险恶。加上欧阳修已经退休，曾巩也到越州任通判，他的表兄和密友文同也已出守陵州（今四川省仁寿县），其他朋友如刘攽（bān）、刘恕等也都因论新法“不便”而纷纷到地方上任职。在此情况下，苏轼也无意再在朝中周旋，三十六计走为上。于是苏轼请求外放任。熙宁四年（1071）六月，他出任杭州通判（知州之助理）。此后，他又相继知密州、徐州和湖州。
在长达八九年的地方官生涯中，苏轼接触了种种社会实践和平民百姓，耳闻目睹了民间疾苦和各种不合理的社会现象，而“言必中当时之过”（《凫绎先生诗集叙》）的苏轼，抱着“一肚皮不合时宜”的看法，把这些见闻都写入诗中，并予以批判。如写遇到水灾的百姓：“蚕欲老，麦半黄，前山后山雨浪浪。农夫辍耒（chuōlěi，停止耕作）女废筐（停止采桑养蚕），白衣仙人在高堂。”（《雨中游天竺灵感观音院》）意在讽刺官吏们高高在上不顾民间疾苦；“今年粳（jīng）稻熟苦迟，庶见风霜未几时。霜风来时雨如泻，杷头出菌镰生衣。眼枯泪尽雨不尽，忍见黄穗卧青泥！茅苫（shàn）一月陇上宿，天晴装稻随车归。汗流肩赪（chēng，红）载入市，价贱乞与如糠粞（xī，糙米皮）。卖牛纳税拆屋炊，虑浅不及明年饥。官今要钱不要米，西北万里招羌儿（指西夏）。龚黄满朝人更苦，不如却作河伯妇。”（《吴中田妇叹》）自然灾害，赋税沉重，谷贱伤农，对辽和西夏的岁币等负担完全转移到老百姓身上，农民千辛万苦收获的粮食，还不够对付官府的征敛。此诗集中反映了生民之疾苦和新法之弊端。很显然，苏轼这些愤世嫉俗、冷嘲热讽的诗作已超出了封建统治者容忍的范围，并且一批奸佞小人早已在暗中盯上了这位恃才傲物、讪上骂下的苏轼。
苏轼到湖州任职不久，即遭到数人的弹劾。御史中丞李定给朝廷上札子，罗列苏轼有可废之罪四条：“先腾沮毁之论”“怙终不悔”；“傲悖之语，日闻中外”“鼓动流俗”“言伪而辨”；“不循陛下之法”“不服陛下之化”“行伪而坚”；“肆其愤心，公为诋訾（zǐ，毁）”“怨不用己，遂一切毁之，以为非是”。认为苏轼目无皇帝，“伤教乱俗”，罪不容诛。监察御史里行舒亶（dǎn）给朝廷上札子，断章取义，罗列苏轼诗句，说苏轼讥讽时政：“陛下发钱以本业贫民，则曰‘赢得儿童语音好，一年强半在城中’；陛下明法以课试郡吏，则曰，‘东海若知明主意，应教斥卤（lǔ，盐碱地）变桑田’……”认为苏轼“造作谗说”“包藏祸心”；“怀怨天之心，造讪上之语”，“虽万死不足以谢圣时！”监察御史何正臣给朝廷上札子，指责苏轼“愚弄朝廷，妄自尊大”，“讪谤讥骂，无所不为”。又说“一有水旱之灾，盗贼之变，轼必倡言，归咎新法，喜动颜色，惟恐不甚。”要求朝廷“大明诛赏，以示天下”。宋神宗本不欲深究此事，但众人陈词激烈，要求严惩苏轼，遂令御史台派人拘捕了苏轼。
皇甫遵奉命，日夜兼程奔赴湖州。苏轼在京友人虽火速将这一消息转告苏轼，但苏轼也无能为力。皇甫遵冲入湖州知州公堂，蛮横之极。苏轼以为自己罪重必死，请求回后堂与家人诀别。皇甫遵冷冰冰地说：“不至如此。”但苏轼还是被抄了家，所作诗文被一一搜查。宋人孔仲平在《孔氏谈苑》卷一中说：“顷刻之间，拉一太守，如驱犬鸡。”当时之情状，可想而知。苏轼被捕入狱，苏辙、王巩、张方平、黄庭坚、范镇、司马光、曾巩等数十人受到牵连。
苏轼在御史台狱中被政敌穷究，必欲置之死地。苏轼虽写了洋洋万言的《供状》，交代了自己的“讥讽文字”，政敌仍穷追不舍。虽有多人上书论救，也无济于事。最后还是神宗皇帝怜爱，认为诗人之词不可概以反对新法论。据叶梦得《石林诗话》载：“元丰间，苏子瞻系大理狱，神宗本无意深罪子瞻。时相进呈，忽言苏轼于陛下有不臣之意。神宗改容曰：‘轼固有罪，然于朕不应至是，卿何以知之？’时相因举轼《桧诗》‘根到九泉无曲处，世间未能蛰龙知’之句，对曰：‘陛下龙飞在天，轼以为不知己，而求地下之蛰龙，非不臣而何？’神宗曰：‘诗人之词，安可如此论？彼自咏桧，何预朕事？’时相语塞。”神宗之祖母曹太后等也出面替苏轼说情，连已退休的王安石也说：“岂有盛世而杀才士者乎？”最后苏轼得以从轻发落。苏轼此案最后的结案报告是：“奉圣旨：苏轼可责授检校水部员外郎充黄州团练副使，本州安置，不得签书公事。”乌台诗案是北宋第一起因作诗而获罪的文字狱。至此，乌台诗案告一段落，苏轼在狱一百三十天，未作刀下之鬼，而“荷蒙圣恩”出狱。
