右諫議大夫、翰林學士、知製誥兼侍讀學士。正月八日，英宗崩，神宗繼位。正月，權知貢舉，在鎖院中的司馬光不知朝中正暗中進行“倒閣”行動，出貢院後不明不白地卷入其中，職務在翰林學士和禦史中丞之間倒騰。是年四月進《前漢紀》三十卷。十月奉命赴邇英殿進讀《資治通鑒》，神宗欽賜書名並親自為《資治通鑒》作序，將潁邸（神宗登極前為潁王）書籍三千四百零二卷提供給書局做參考。
熙寧元年（1068） 五十歲
原官加權知審官院，提舉司天監。神宗有誌改革，但司馬光進讀也好，上疏也好，講的都是禮治、德治，排除治術，這讓神宗失望。翰林學士王安石到任，第一次麵見神宗便提出“擇術為先”。就此立起保守與變法兩麵大旗。兩人的直接衝突首先在阿雲案的判決上開始，接著又在是否批準宰執辭郊賜的問題上交鋒。司馬光上《乞聽宰臣等辭郊賜劄子》，王安石的意見針鋒相對，最後爭到神宗麵前，司馬光有《邇英奏對》記載此事。
熙寧二年（1069） 五十一歲
職務同上。王安石被任為參知政事，設立製置三司條例司，推行變法。保守派展開對王安石攻擊，第一個彈劾者為禦史中丞呂誨，六月被貶出朝。司馬光作《上體要疏》，指出設立條例司，推行變法，有悖政體，有違治國之要，舉起了反變法的理論大旗。
熙寧三年（1070） 五十二歲
與王安石的矛盾白熱化。原宰相韓琦從河北上疏指出青苗法的三大問題，神宗開始猶豫，王安石請辭，神宗不準，令司馬光寫敕書，司馬光滿腔怒氣，所寫敕書言辭尖刻。神宗為搞平衡，二月任司馬光為樞密副使，司馬光九辭而不受命，神宗親自請他受命，他以廢除一切新法為接受前提，無奈作罷。司馬光的辭樞密副使之舉，使其在保守派中威望達到巔峰。在辭樞密副使之同時，先後作《與王介甫書》《與王介甫第二書》，批評王安石變法是“用心太過”、“自信太厚”，王回以《答司馬諫議書》，司馬光給他第三書，王未回信，從此二人絕交。同時，司馬光利用經筵講課，借古諷今，反對變法。九月二十六日，司馬光以端明殿學士、兼翰林侍讀學士、集賢殿修撰知永興軍（西安），十一月四日到職。行前作《奏彈王安石表》《乞免永興軍路苗役錢劄子》《乞不令陝西義勇戍邊及刺正兵劄子》《乞留諸州屯兵劄子》等。《資治通鑒》書局留在京師，但人員發生變化。劉攽因反對變法而被貶出京城，劉恕因要照顧年邁雙親回江西南康軍監酒稅，繼續編書，新調知縣範祖禹接替劉攽。司馬光進《後漢紀》三十卷、《魏紀》十卷。是年，其子司馬康（以侄子過繼）以明經科中第。
熙寧四年（1071） 五十三歲
知永興軍，四月十八日改判西京（洛陽）禦史台。在西安作《諫西征疏》《乞罷修腹內城壁樓櫓及器械狀》《乞不添屯軍馬》《奏乞所欠青苗錢許重疊倚擱狀》等，均與朝廷相抵牾，不得不要求辭職，在辭職報告中對王安石痛加斥責。他隻做了五個月的知軍（其中兩個月等待新命令，實際工作三個月）。是年王安石為相。司馬光到達洛陽後，五月十日，呂誨病危，臨終囑咐司馬光反變法事尚可為。司馬光作《右諫議大夫呂府君（誨）墓誌銘》《祭呂獻可文》，攻擊王安石，嚇得“同年”、書法家劉航不敢書石，劉航子劉安世挺身而出，為之書石。劉安世因此成司馬光高足。其嶽父張存去世，司馬光作《禮部尚書張公（存）墓誌銘》《祭張尚書文》《張尚書葬祭文》。
熙寧五年（1072） 五十四歲
判西京留台。正月，《資治通鑒》書局遷至洛陽，範祖禹隨局來洛。司馬光從此專心編書。是年，為呂誨奏疏集作序，研究古投壺遊戲，以禮治觀點修改遊戲規則，著《投壺新格》。與易學大師邵雍交往。