在好水川之役前，范仲淹在延州时，元昊曾假意派使者高延德到延州求和。范仲淹接见高延德之后，深感元昊的所谓求和并没有诚意，而且又没有让使者带来求和的正式表章，所以不曾向朝廷报告。随后，他又修书一封，派部下韩周带着信，跟随高延德到西夏，希望能够对元昊晓以大义，劝他真心地归顺宋朝。韩周走后不久，就发生了好水川之役，宋军大败。
韩周在西夏停留四十多天，元昊命亲信写了一封覆函给范仲淹，让韩周带回。信中口气非常傲慢，范仲淹一怒，在西夏使者面前把信烧了，但事先已经抄录了一遍，准备报回朝廷。这封信一共26张，他认为不可以报朝廷的有20张，就把那20张全部烧掉，另外又略加删改，才命人送到朝廷。
信送达朝廷之后，有的大臣指责范仲淹不应该随便与元昊通书，更不该自作主张把元昊的回信烧了。这时，还有一人主张斩了范仲淹。这个人就是参知政事之一的宋庠。
原来宰相吕夷简复位之后，朝中其他大臣都畏惧他的权势不敢与他相争。只有参知政事宋庠屡次与他相争。宋仁宗也很信任宋庠，待他甚为宽厚，这更使吕夷简忌恨在心。但一直苦无机会整垮宋庠。
正好范仲淹与元昊通书的案子发生，吕夷简就故意从容地对宋庠说，范仲淹如果不是与元昊私通，怎么敢做出这种事情！宋庠以为吕夷简真的是认为范仲淹犯了大罪，于是在讨论的时候，就大胆地主张，应将范仲淹论斩。
这时，杜衍忙奏明宋仁宗，范仲淹的本意在招抚叛敌，怎可因此而令他获罪呢？吕夷简一看时机成熟，跟着就表示同意杜衍的看法。宋庠的论斩主张，招来众多大臣的严厉谴责，终而以朋党事被黜。
范仲淹就是在这种微妙的情况下，得到吕夷简的仗“义”之言。此外，谏官孙沔又上书为他辩解。宋仁宗只命范仲淹降职了结了这件事。
5月，又发布命令，命范仲淹到耀州任知州兼任庆州（甘肃庆阳）知州和管句环庆路部署司事。
10月，由于原任陕西经略安抚使的夏竦久任无功，屡遭谏官攻击，于是自请解除兵权，改判河中府（山西永济）。
同时，陕西从这个月开始，正式分为四路：秦凤路（秦指甘肃天水的秦州、凤指陕西凤翔）、泾原路（泾指甘肃泾川的泾州）、环庆路、鄜延路（鄜指陕西鄜县、延指延州。）以长安为中心，自东而西，鄜延、环庆、泾原、秦凤四路，大体成一扇状。
各路指挥官分别是：鄜延路庞籍，兼知延州；环庆路范仲淹，兼知庆州；泾原路王沿，兼知渭州；秦凤路韩琦，兼知秦州。他们除了担任各路部署司事兼知州以外，并兼本路马步军都部署、经略安抚沿边招讨使。
当范仲淹到庆州任职后，他就开始招抚居住在边境的羌人。元昊刚开始叛宋之前，边境的羌人为元昊所诱，暗地协助元昊。如环庆路的酋长们相约在西夏兵攻打宋边境时做向导。但是羌人不敢一面倒向元昊，时时在宋朝、西夏间两边倒。
范仲淹到庆州上任后，先向朝廷请得诏书，然后就开始巡边。他命人犒赏羌人，并检阅他们的武装力量。并与他们立下约定：凡是伤人的罚羊百头、马二匹；杀害宋人的斩。凡是与宋人负债争讼，一律送官审理。西夏兵入界侵犯时，凡不随本族逃避的人，每户罚羊二头，并扣押其首领。西夏兵入侵时，老人幼儿避入宋军城寨接受保护，宋军将负责供给饮食，若不入寨，则罚羊二头。全族都不入寨者，囚禁其首领。定下这个规定会，再也没有羌人为西夏兵所用了。
1042年4月，朝廷命韩琦为秦州观察使，王沿为泾州观察使，庞籍为鄜州观察使，范仲淹为邠州观察使。这是范仲淹到陕西任职的第三年，也是他提出的战略被采用的第二年。
唐朝初期，派朝臣分赴各道访察州县官吏功过及民间疾苦，有时叫巡察使，有时叫按察使，或叫采访使、兼黜陟使等，最后定名叫观察处置使。安史乱后，内地增置节度使或防御使。防御使不授旌节，地位较低，常由采访使兼领。采访理州县，防御理军事，既为一人二任，则兼理军民。唐代后期全国渐分至四十余道，大者十余州，小者二三州，重者为节度，次者称观察，并为地方军政长官，其僚属将校略少于节度使。不过到了宋朝，观察使与节度使一样，被永久冷藏，有其名而无其实，只当作荣称，而非实职。所以这项宣布，只是把范仲淹原来的荣衔“龙图阁直学士”加以更换，增加官禄而已，而实际职权仍未改变。
任命宣布的第二个月，范仲淹恳切地三次上表，请求辞去这个荣衔，并请恢复原衔。其理由是，原来以学士之职，行都统之权，是用内朝近臣的名义。出主军事，诸将莫不以朝廷之势，可以使外敌多几分畏惧之意。现在补为外帅之职，反而减少了为王。另一方面，守边数年以来，羌人对他颇为敬爱，都昵称他为“龙图老子”。何况，西夏沿边的一个小小首领，元昊都授予观察团练使的名衔，他如果被称为观察使，徒然使敌人轻视而已。而且，他自认为并无大功，不应更增厚禄，所以请求回复原衔。宋仁宗同意了他的请求，下诏恢复范仲淹为龙图阁直学士。
自此三川口、好水川之役以后，西夏与宋朝又经历了几次战役，虽然宋军都小有损失，但元昊始终无法越雷池一步，无法逼使宋军后撤。从整个战局看，算是稳定了局势，边境之危减轻了许多。
究其原因，完全是范仲淹始终坚持的大战略愈来愈见成效的缘故。在这个战略指导之下，鄜延路屯兵近7万、环庆路5万、泾原路7万、秦凤路近3万。部队的成分方面，除了正规军以外，还有招抚来的诸羌兵马。各种战略、战术据点、大城、小寨，都依照坚守不轻易出战的原则，星罗棋布，在各角落屹立不移，形成一面充满攻击潜力的铜墙铁壁。即使各据点中，有某个不幸被攻破，元昊也会碍于其他坚固的据点，可以互相援助的原因，而不敢贸然行动。所以只能小规模作战，不敢长久作战。
范仲淹所预测的另一个效果——拖垮西夏，也露出愈见明显的迹象。西夏因为连年作战，国力已大不如以前，再加上没有取得大规模的胜利，无法从宋掠夺物品，许多东西都濒临匮乏。西夏现在已经疲困不堪，元昊开始有求和的意向。
朝廷密诏东线的知延州庞籍，进行主动招抚工作。庞籍对西夏使者说，我大宋富有天下，虽然部分军队遭到一点小挫败，也不致于有什么大损失。可是你西夏，一败就是社稷之忧。你回去告诉你们的首领，若能悔过称臣，朝廷对待你们的礼数，必定优于从前。这时西夏的使者再也不骄横无礼了，他谦卑地说，能够臣服于大宋是我们日思夜想的事情，我一定把您的话一字不差地告诉上面。
在客观形势上，西夏正处于极不利的情势。原来宋、辽、西夏的三角关系，西夏采远交近攻策略，亲辽而与宋相抗。好水川之役宋军大败后，辽曾经趁此机会，遣使前来要求割地。宋朝廷派富弼前往交涉，他以智慧和超人的胆识，能言善道的口才，坚拒割地、和亲的要求，只以增加岁币，解决了辽的趁火打劫。宋、辽再度和解之局确立之后，辽对西夏的侵宋行动不再支持，而派使谕令西夏与宋和谈。
自从元昊继立之后，他就一反其父的作风，对辽不再恭顺。随着国力坚强，他不再臣服于辽，对他的辽国妻子也逐渐疏远甚至刻薄。双方关系早有裂缝，现在辽又反悔与西夏的承诺与宋言和，嫌隙于是更大。
西夏站在自己的立场衡量，由于本身在战场并未失利，若与宋言和，除了名分上必须恢复对宋称臣以外，其他方面，还可以索求一些好处，补偿用兵多年所遭受的损失。然后还可以转而对付辽，对自身而言怎么看都是有利的。
1044年，元昊向宋称臣，宋封元昊为夏国主。并赐予西夏白银7万多两、绢15万匹、茶3万斤。同年，辽主亲征夏，为夏所败，最后也是以表面的和局了结。
庆历新政新景象
首相吕夷简一直以年迈为由，数次提出辞去官职，但宋仁宗都没有答应。后来，陕西转运使孙沔上言，指责吕夷简掌持国政以来，黜忠言、废直道。最近重为首相三年来，以姑息为安，以避谤为智，西北边事屡以败闻，契丹又趁火打劫，可说一无是处。现在契丹已经复盟，元昊也黔驴技穷，前来求和，天下日望和平，因此，这是一个“振纪纲、修废坠、选贤任能，节用养士”的机会，也唯有如此，才能恢复往日大宋的光辉。吕夷简如今求去，如果不乘机矫正前过，而仍然以柔而易制者升为腹背，以奸而可使者任为羽翼，又让这一类的人充斥朝廷，则汉朝的张禹，唐朝的李林甫，等于又在我大宋出现。
看来这份奏书，宋仁宗并没有责怪孙沔，也没有反对。就连吕夷简本人都说，孙沔的这些药石之言，只恨晚了十年才听到！于是，宋仁宗就同意了吕夷简的请辞，命晏殊为相。
吕夷简辞去首相之职后，仍以司徒的名义预议军国大事。时任谏官的蔡襄，上疏指责吕夷简仍然贪恋权势，他要求免除吕夷简参预军国大事的特权，让新任的两府大臣能够专当其责，不受干扰。不久，吕夷简自请免除预议军国大事，宋仁宗予以批准。
1043年4月，朝廷宣布以范仲淹、韩琦、富弼为枢密副使。
本来，在发布晏殊为平章事兼枢密使的同时，宣布前陕西经略安抚使夏竦充枢密使。可是夏竦的任命引来台谏官的交章论劾。他们认为夏竦当年在陕西，畏懦不肯尽力，曾经在巡边的时候，置侍婢于军帐之中，几乎闹成军变。再者，元昊常榜示塞下，宣称拿到夏竦脑袋的赏钱几千，可见夏竦在元昊眼中是多么不值钱。他们又指出，吕夷简之所以要推荐夏竦这种人，只因为他们向来不和，之前吕夷简在位时畏惧他的为人，不肯引为同列，而今既要下台，正可借机加以推荐，以表示尽释前憾。
还有御史检举夏竦私结太监。被认为是范仲淹同党的余靖也说：“夏竦原来数度称疾请辞，这次一听说以枢密使召用，却又兼程赶来京城。若不及早决定取消任命，等他赶到了才听说被取消，他必会坚持要求面圣，来个叙恩感泣。到那时，再加上左右有人帮他说话，臣恐怕陛下也会为之迷惑。” 最后，宋仁宗受不了群臣的反对，终于决定以杜衍取代夏竦为枢密使。
晏殊为首相兼枢密使，杜衍为枢密使，范仲淹、韩琦、富弼并为枢密副使，同为执政大臣。另外，欧阳修、蔡襄、王素、余靖并为谏官。至此，人事大变革终于落幕。
同年6月，谏官欧阳修、余靖、蔡襄等人认为参知政事之一的王举正过于懦弱，不称职，要求以范仲淹取代。宋仁宗同意后下了诏令，但范仲淹以执政大臣不可由谏官来推荐为由坚持不受，反而请求宋仁宗让他外调边地。
当时宋、夏和约尚未正式签订，因元昊不肯自称为“臣”而讨价还价。宋仁宗命范仲淹为陕西宣抚使，但仍留在京师。到了8月，朝廷再度宣布以范仲淹为参知政事，而由韩琦代仲淹为陕西宣抚使。
宋朝为免去武将拥兵自重的情况发生，以文臣领军的举措未免矫枉过正。因此使范仲淹不得不在“四顾无人”的情况下，挺身在军事上为国竭智尽忠。虽然他做出了一番成绩，但领军终非他的特长。他从青年时代起，就有的全盘性的、政治性的经世抱负一直无法施展，现在终于获得一展抱负的机会。
由于与西夏作战，边防开支急剧膨胀起来。政府为了扩大收入，不得不增加百姓的赋税。于是，包括京城附近在内，各地反抗朝廷的暴动与骚乱纷然而起。为改变这种局面，宋仁宗忙命朝臣拿出对策。这时，就有了宋朝的第一次变法，即范仲淹领导的“庆历变政”。
范仲淹受命为参知政事的阁，召集二府大臣知杂御史（知杂是掌杂事的意思）以上的官员，朝谒太祖、太宗御容及观看瑞物。然后问御边大略及施政得失。而最令范仲淹等人诚惶诚恐的则是宋仁宗还赐坐并赠纸笔，要他们条列改革政治的意见。对宋朝来说，开阁召对、赐坐已经是殊礼，现在再来个御赐纸笔，可见皇帝改革的决心是毋庸怀疑了。
范仲淹和富弼联合草拟一份万言书，提出十项政见，为变法张本，这就是史上著称的“十事疏”。这十条有：
一、明黜陟，即严明官吏升降制度。当时，宋朝升降官员，不是依据官员是否勤勉，也不依据他们政绩的好坏，只是以年长资历为准。所以为官之人不求有功，但求无过，因循苟且，无所作为。范仲淹提出考核政绩，破格提拔有大功劳和明显政绩的，撤换有罪和不称职的官员。
二、抑侥幸，即限制侥幸作官和作官的途径。当时，居高位的人每年都要自荐其子弟充京官。一个学士以上的官员，经过20年，一家兄弟子孙出任京官的就有20人。这样不仅增加了国家的财政开支，而且这样得来的官员都是无能之辈，他们还贪赃枉法，相互包庇，结党营私。范仲淹提出限制恩荫特权。
前两项针对的是磨勘与任荫这两项不合理的制度。磨勘是宋朝官吏的升迁办法，规定文官每三年一迁，武官五年一迁，而不论其任内考绩。这种纯粹以年资叙迁的办法，造成贤与不肖一律并进的偏差局面。有所作为的贤才，被指为生事，遭到耻笑；一旦稍有差错，马上会被排挤。而尸位素餐的人可以坐至公卿，一心报国者反而狼狈不得进。
恩荫制度是指某人得任大官，则其子孙甚至异姓亲属，或毫无血缘关系的门客，都可以获得官禄。其结果，姑不论所任官吏质量是否有问题，单单在数量方面的惊人增长率，就已经够使政府不胜负荷了。
