範仲淹前後六次上奏，請求朝廷緩兵而行，但求勝心切的宋仁宗終於在慶曆元年(1041年)二月下令討伐西夏，但範仲淹始終堅持不可輕易出兵。當時，範仲淹的老友尹洙任秦州通判兼經略判官，他來到範仲淹處，對範仲淹說：“公於戰事不及韓公也，韓公雲：‘用兵當置勝負於度外也。’今公區區謹慎，此所以不及韓公也。”
範仲淹說：“大軍一動，萬命所懸，置之度外，仲淹未見其可。”二人意見不合，尹洙負氣而返。
韓琦當時已派大將任福率1.8萬人深入西夏境內，企圖截斷進攻渭州(今甘肅平涼)的西夏兵的退路。任福率軍抵達好水川(今寧夏隆德縣東)時，中了元昊的埋伏，大將任福、桑怪等人戰死，宋軍大敗，死亡達一萬餘人，陝西為之震動。韓琦率殘兵敗將還至半道，隻見亡卒的父兄妻子號泣於馬前，皆持紙錢故衣招魂哭道：“汝昔從韓公出征，今韓公歸而汝死矣。汝之魂亦能從韓公而歸乎?”哀慟之聲震天動地。韓琦不勝悲憤而掩麵泣注，駐馬不能前。
範仲淹聽說之後，歎息道：“當是時豈可置勝負於度外也！”
範仲淹任環慶路主帥期間，環慶路諸羌有酋長六百餘人，在元昊僭號之初，他們都歸順元昊，成了西夏進攻宋朝的向導。範仲淹為了招納他們，以詔書犒賞諸羌酋長，閱其人馬，與之相約道：“若仇家之已了斷，還要報仇乃至傷人者，罰羊一百隻、馬二匹；因報私仇而殺人者，斬無赦。負債爭訟，應當告官處理，動輒因此而綁縛他人者罰羊五十隻、馬一匹。賊馬入界，追集不赴隨本族者，每戶罰羊二隻，且質其首領。賊大入，老幼入保本寨，官給食物；不入寨者，本家罰羊二隻；全族不至者，質其首領。”諸羌皆受命，從此他們為大宋所用，使元昊失去了入侵時的向導。
宋仁宗慶曆二年(1042年)閏九月，元昊大舉進攻涇原路所屬的鎮戍軍(今寧夏固原)，王沿派大將葛懷敏率兵禦敵，在定川(今甘肅平涼市北)遭元昊包圍，葛懷敏及將多人戰死，九千多名宋軍及六百匹戰馬皆被俘虜。元昊乘勝長驅直人，攻人渭州，大肆搶掠，並且發布文告揚言要親臨渭水，直據長安。關中為之震恐，民多竄入山穀之間。
定川戰事初起之時，宋仁宗按地圖對左右大臣說：“若仲淹出援，朕無憂矣。”
後來，範仲淹果然率眾六千，自慶州增援定州，元昊才撤退回去。奏至京師，仁宗大喜道：“朕固知仲淹可用也。”下詔進範仲淹為樞密直學士、右諫議大夫。範仲淹以軍出無功，故不敢受，宋仁宗不聽，依舊拜之。
定川戰役之後，宋朝罷免了王沿涇原主帥之職，以韓琦、範仲淹、龐籍分管陝西的防務。在範仲淹等人的努力之下，宋朝的邊境防線逐漸穩固下來，範仲淹與韓琦也名聲大震，當民間流傳著這麼一句諺語：“軍中有一範，西夏聞之心膽顫；軍中有一韓，西夏聞之心膽寒。”艱苦的守邊生涯，磨練了範仲淹的意誌，使他成為當時社會一位真正能出將入相的政治家、軍事家、文學家，為他以後進行改革奠定了堅實的基礎。
做大事的人不計小節，以謀事有成為最高原則。對於君主而言，多幾個範仲淹這樣的臣子實在是件幸運的事情。