此外，還可以舉出下麵一個事例：1074年(宋神宗熙寧七年)，當時沈括做河北西路察訪使(察訪案件的使臣)，兼判軍器監(管理兵器製造的官)的時候，宋朝政府為了防禦北方民族的侵襲，下令征用京城附近的民間馬匹。這一措施不僅給人民造成沉重的負擔，同時也是不切實際的。沈括就向政府提出建議，大意說：“北方產馬，所以北方各族人民多善於騎戰，這正和中原武士善於用強弓射擊一樣。現在我們如果舍棄自己所擅長的軍事技能，而勉強使用自己所不熟悉的騎兵戰術，怎麼能夠取得勝利呢?”他主張改進武器，以“射遠入堅”為標準，製造射程遠、殺傷力強的強弓利箭，並嚴格訓練士兵，提高射擊技術，以便隨時應戰取勝。他還重新詳定“九軍陣法”(九個軍團合成的陣式)，並且編著了一部《修城法條約》。他一共提出了三十多項關於改良武器和改進戰術的辦法，建議政府采用。
2出使契丹
北宋時期，我國北方境內契丹族建立的遼政權時常侵擾中原。1075年3月，遼派遣使臣蕭禧到宋朝來，要求重新劃定疆界，實際上是想借此要挾宋朝，侵占中原土地。蕭禧非常蠻橫，聲言不達到目的決不回去。宋神宗先派韓縝同他談判，雙方爭執不下，形成僵局。宋朝政府不得已，改派沈括代替韓縝繼續進行談判。沈括先到樞密院查閱了檔案，了解到過去雙方曾經議定疆界的情況。蕭禧堅持要求以黃嵬山(在今山西原平縣西南七十裏)為界，這就比以前議定的疆界線向南麵伸延了三十多裏。這種要求，顯然是無理的。沈括馬上把他所了解到的情況向宋神宗報告，宋神宗聽了非常高興地說：“別的大臣誰也不去追尋當時議界的本末，如果不是沈括，幾乎誤了大事。”於是就命沈括拿著過去議定疆界時所繪的地圖向蕭禧據理力爭。蕭禧自知理屈，推說自己不能做主，要求宋朝派使臣到遼去，繼續談判。宋神宗認為沈括很有外交才能，便把這個任務交給他。當時遼對宋的領土虎視眈眈，誌在必得。沈括在這種形勢之下出使，不僅任務非常重要，而且也是相當危險的。宋神宗對沈括的膽力和才能雖然是信賴的，但是也總還有些替他擔心。沈括臨行之前，宋神宗問他：“如果敵人威脅你，你打算怎麼辦?”沈括毫不遲疑地回答道：“我決定以死力爭，決不使宋朝的土地受到損失。”沈括在出使之前，為了作好充分準備，搜集了幾十件有關劃界的檔案資料，讓隨從人員預先一一熟讀，默記在心。當他到達以後，同遼相楊益戒舉行了談判。不論楊益戒提出什麼問題，沈括都叫隨從立即根據事實加以答辯和駁斥，把楊益戒弄得啞口無言。楊益戒老羞成怒，竟然用威脅的口吻對沈括說：“為了幾裏土地，你們就要同我們斷絕友好關係嗎?”他以為在他的威脅恐嚇下，沈括不敢再堅持下去，一定會讓步的。沈括卻毫不動搖，義正詞嚴的回答道：“現在的問題並不是宋朝要同北朝(指遼)斷絕友好關係，而是北朝不顧信義，威脅宋朝。一旦雙方發生戰爭，宋朝理直，北朝理曲，那時候失理的恐怕不見得是宋朝!”沈括同遼相先後舉行了六次談判，每次談判，遼方都聚集了一千多人旁聽，但是沒有一個人能夠駁倒沈括。最後，遼因為要挾失敗，而又不敢輕易發動戰爭，隻得讓步。沈括勝利而歸。沈括這次出使，不但沒有讓遼達到侵占宋朝土地的目的，而且也使遼知道宋朝朝中有人，不敢再像從前那樣輕視宋朝了。
沈括在出使契丹的時候，還在沿途隨時注意觀察北方的地理形勢。回朝以後，便根據他的觀察所得，製成了一幅《使契丹圖抄》，把遼的山川道路和風俗人情記錄下來，送給政府參考。
3防禦西夏
沈括不但是一個有才智、有膽識的外交家，同時也是一個出色的軍事統帥。公元1080年(宋神宗元豐三年)，沈括任延州(今陝西延安一帶)州官，不久又轉任鄜延路(今陝西延安一帶)經略安撫使，擔任這個地區軍隊的指揮官。陝西是宋朝西北方麵同西夏相鄰的要地。沈括到延州上任後，即積極整頓軍事，防備西夏的侵擾。他為了充實地方武裝力量，鼓勵當地青年練習騎射，凡是成績好的，他都親自斟酒慰勞。當地許多青年人在他的激勵之下，踴躍地參加軍事鍛煉，經過一年多的訓練以後，都掌握了一定的軍事知識和作戰技術。沈括在他們中間選拔了一千多名成績優異的人編入正式軍隊，從而加強了宋朝西北方麵的防禦實力。
當時駐在各地方的軍隊分為衛兵和鎮兵兩部分。衛兵是從中央政府派去的，因此比較受到重視，經常得到政府的賞賜獎勵。而鎮兵卻因為是長期駐守地方的，不能和衛兵享受同等待遇。沈括覺得這種不公平的待遇會直接影響到鎮兵的戰鬥情緒，削弱地方上的防衛力量。因此，他便不避嫌疑，大膽地用朝廷的名義拿出很多錢賞賜鎮兵，事後才向朝廷報告。宋神宗接到這個報告後，認為政府原來頒行的賞賜辦法是錯誤的，如果不是沈括相機變通辦理，一定會影響軍心士氣，所以不但不責備沈括，還特別允許他以後凡是來不及請示朝廷的事情，都可以按情況和需要自行處理。
沈括非常重視軍隊的紀律，對於犯了軍令的人決不姑息。有一次，宋朝政府派到西北前線去的一支軍隊開到五原(今內蒙古自治區五原附近)時遇到大雪，糧餉一時接濟不上。帶兵官劉歸仁竟擅自率領士卒兩萬多人向南撤回，結果隊伍潰散，秩序大亂，當地居民非常恐慌。沈括得到消息，便到延州郊外親自阻止士兵繼續南潰，並加以安置。不到十天，潰兵便全部回到了隊伍。沈適把軍隊整頓以後，就把帶兵官劉歸仁問罪斬首。沈括這一鐵麵無私的堅決處置，對於整肅軍紀發生了很大的效果。
1081年(元豐四年)，西夏統治者發動了進攻宋朝的戰爭。沈括率領鄜延路的軍隊迎敵。由於他到任以後一年多的積極整頓和充分準備，軍隊的戰鬥力大為加強，結果在固上(今陝西境內無定河)大敗西夏軍隊七萬人，獲得全勝。在戰爭中，沈括曾親自作了凱歌數十曲，讓士兵們齊聲合唱，以激勵士氣。
4新法的積極擁護者和參加者
沈括除了作出如前所述的種種建樹之外，還是當時變法運動的積極擁護者和參加者。當時宋朝政府內以王安石為首的一派官僚，為了緩和地主階級和農民的階級矛盾，鞏固宋朝的封建統治，在政治上和經濟上實行了一些改革，主要是設法減輕一些人民的沉重負擔和苦役，以利於發展生產。這種改革，在客觀上對人民有一定好處，所以是進步的。由於變法運動直接損害了大地主的特權和利益，因此就遭到代表大地主利益的一幫守舊派官僚的猛烈攻擊，鬥爭非常尖銳。沈括在這一鬥爭中，堅定地站在進步派一邊，擁護新法，始終不變，並且親自參加了許多變法工作。
首先，他在王安石支持之下，作了不少改革舊製的工作。除了如前所舉的關於“郊祭”儀式的改革之外，他為了使政府節約開支，減輕人民負擔，還製訂了限製各級官員日常副食品數量的規定，以及頒布各種命令的辦法等等新規定。這說明沈括在新法製訂過程中是起了一定作用的。
1073年(熙寧六年)，王安石向宋神宗推薦沈括到兩浙路(今浙江全省和江蘇東南部)調查農田、水利、差役等情況和新法實行後的效果，並且對宋神宗說：“沈括出生在農村，很熟習農村的情形，他能夠判斷利害，考慮問題很謹慎，很周密，一定能夠很好地完成任務。”從這裏可以看出，王安石對沈括是很了解很信任的。1074年，沈括和變法運動的重要人物章悼同領軍器監，掌管兵器製造的工作。他們奉皇帝的命令討論兵車製度，規定了兵車的式樣、大小和每一個零件的尺寸，交給軍器作坊製成新式的兵車。以上這些事實都說明沈括是變法運動中的一個相當重要的人物。
在王安石當權的時候，一般依附權勢的人都爭先恐後，要當王安石的學生，把投靠王安石當作光榮的事情。但是一到王安石被守舊派攻擊下台以後，這些人便馬上否認同王安石的關係，甚至有的還攻擊詆毀王安石。而沈括對王安石始終保持著深厚的友誼，對新法也始終表示支持。王安石被免去宰相的職務以後，曾有人問沈括：“自從免役法實行以後，批評、指責很多，一直到今天還是如此。究竟免役法對老百姓有利還是有害呢?”沈括毫不猶疑地回答道：“說免役法不好的，不過是那些豪門權貴和富人。他們本來就不負擔力役，所以他們的話是不足為憑的。至於窮苦的老百姓，自從實行免役法以後，他們的力役負擔大大減輕了，怎麼能說這個辦法不好呢?”
後來，沈括在寫《夢溪筆談》的時候，由於環境惡劣，他雖然極力避免評論當時政治的得失和當代人物的功過是非，但是在幾處提到王安石的地方，字裏行間，都流露出對王安石誠摯的敬意和親切的懷念。從這裏可以看出他們之間的友誼是有著共同的政治思想基礎的。
1081年沈括率領鄜延路軍隊在固上大敗西夏軍以後，次年九月，西夏統治者又以三十萬大軍圍攻宋朝西北要塞永樂城(今陝西米脂)。同時，以八萬大軍襲擊綏德(今陝西綏德)。沈括當時手下隻有一萬多士兵。因為他奉命力保綏德，所以不可能分兵去解救永樂之圍。結果，永樂失陷，宋軍二萬三千多人全部覆沒。永樂的陷落，沈括本無責任。但因這時王安石已經罷相，守舊派就借此機會攻擊沈括，給他加上一個“抗敵不力”、“處理失當”的罪名，降職為均州(今湖北均縣)團練使(武官名)。
沈括到了五十八歲的那年(1088)，便到潤州(今江蘇鎮江)隱居，稱他的住所為“夢溪園”。從此以後，他沒有再參加政治活動，而以全部精力來從事寫作。他的著名著作《夢溪筆談》便是這個時期寫成的。他在潤州隱居了八年，1095年病逝，終年六十五歲。