為了及時有效地製定和推行新法，宋神宗設置了製置三司條例司，由王安石主持。宋神宗聽從王安石的推薦，起用了呂惠卿、章敦、蔡確、曾布、呂嘉問、沈括、薛向等一批新人。這些人都有實際才幹，對於協助王安石擬定和貫徹新法起了積極的作用。在變法過程中，宋神宗以君權的力量保證了一係列新法的推行。
熙寧二年（1069年），新法逐漸出台，但馬上遭到朝廷內外一批守舊勢力的攻擊。在一片反對聲中，宋神宗雖曾一度猶豫，但終不為所動。在王安石與守舊勢力的鬥爭中，宋神宗支持王安石，先後罷免一批反對變法的官員。熙寧三年（1070年），宋神宗提升王安石為同中書門下平章事。
王安石做了宰相，有了更大的權力，於是，農田、水利、青苗、均輸、保甲、免役、市易、保馬、方田等新法先後頒行，變法進入了高潮。
在富國強兵的同時，王安石還著手對教育、科舉進行改革，目的是培育和選拔變法所需要的人才，為政治改革服務。經過兩年的準備，王安石破除阻力，實行了新的科舉法，整頓了京師及州縣學校。宋朝大批文武官員都來自科舉。科舉以進士科為主，要考詩賦，以聲韻對偶定優劣，完全著眼於文字形式。明經考試如出題寫某經的上句，要考生答寫下句；或出經書一句，讓考生答寫這句的注疏。王安石改變了這種科舉法，廢除詩賦、明經各科，專以經義、論策取士。頒布新科舉法後，王安石又著手整頓學校，要學校按照王安石的主張行事，把學校變成為變法派造輿論、育人才的場所。王安石對太學規章也做了一些調整，學生名額增至一千人，分外舍、內舍、上舍三級。上舍生成績優異的，不經省試和殿試便可直接授官。
整頓太學後，王安石又在京師設武學堂、律學堂和醫學堂，培養實用人才。
變法派還陸續整頓了州縣之學，規定學官由朝廷委派，定期考核。
科舉和教育方麵的這些改革使王安石的革新思想得到比較廣泛的傳播，直到北宋末年，王安石的學說仍在太學中有相當大的影響。
變法雖然取得了初步勝利，但守舊勢力的攻擊並沒有停止，特別是隨著變法的逐步深入，觸及了大地主、大商人的利益，守舊勢力的進攻更加猛烈了。熙寧七年（1074年）春，久旱無雨，朝內外守舊勢力以“天變”為借口，又一次掀起對變法的圍攻。這一次圍攻得到了宋仁宗曹皇後、宋英宗高皇後和宋神宗向皇後的支持。四月，宋神宗在宋仁宗曹皇後、宋英宗高皇後向他哭訴“安石亂天下”的情況下，隻得忍痛罷了王安石的宰相之職，使變法遭到了挫折。宋神宗即位不久，對後黨的勢力不能不心存顧忌。
熙寧八年（1075年）二月，宋神宗再度起用王安石，繼續推行新法。不料，熙寧九年（1076年）天上出現了彗星，守舊派又以“天變”為由對變法提出非議，考慮到宋神宗的處境，王安石不得不申請罷相，出判江寧府。
王安石兩次罷相，都是宋神宗向守舊勢力妥協的結果。宋神宗本希望通過變法富國強兵，但他既怕得罪兩宮太後，又怕出亂子。當朝議洶洶，變法碰到阻力時，他隻得犧牲王安石。
但是，自從王安石罷相後，為了富國強兵，宋神宗仍在一個人支撐著新法，新法大部分仍在推行，直到他去世為止。他犧牲的隻是王安石一個人，這也是不得已而為之。
到宋神宗時，除方田法罷廢及部分新法條文被稍作調整外，新法基本上得以貫徹執行。後來，宋神宗覺得愧對王安石，便對他多加關照，如熙寧十年（1077年），以王安石為集禧觀使；元豐元年（1078年）以王安石為尚書左仆射、舒國公、集禧觀使；元豐三年（1080年），封王安石為荊國公。
宋神宗不僅是一位有作為的皇帝，而且還是一位才子。
有一天，北宋大文豪蘇東坡到大相國寺探望好友佛印禪師，不巧，佛印外出，住持和尚就請蘇東坡在禪房休息，並端上了香茗款待。
蘇東坡偶一抬頭，見粉牆上題有佛印的一首詩：“酒色財氣四堵牆，人人都在裏邊藏。誰能跳出圈外頭，不活百歲壽也長。”
蘇東坡見詩寫得頗有哲理，但覺得酒色財氣是凡人躲不開的事，何不因勢利導，化害為利呢？於是，他在佛印題詩右側也題上一首：“飲酒不醉是英豪，戀色不迷最為高；不義之財不可取，有氣不生氣自消。”
翌日，宋神宗在王安石的陪同下來到大相國寺。宋神宗看了佛印與東坡的題詩，覺得饒有風趣，便對王安石說：“愛卿，何不和詩一首？”王安石略一沉吟，即揮筆在佛印題詩左側也題詩一首：“世上無酒不成禮，人間無色路人稀；民為財富才發奮，國有朝氣方生機。”