從寶元元年（1038年）起，黨項族首領元昊，突然另建西夏國，自稱皇帝，並調集十萬軍馬，侵襲宋朝延州（今陝西延安附近）等地。由於三十多年無戰事，宋朝邊防不修，士卒未經戰陣，主帥範雍（西夏人稱為大範老子）無能，延州北部的數百裏邊寨，大多被西夏軍洗劫或奪去。仁宗與宰相呂夷簡商議，派夏竦去做陝西前線主帥，又采納當時副帥韓琦的意見，調範仲淹作另一員副帥——陝西經略安撫招討副使（西夏人稱為小範老子）。後來又把範仲淹和韓琦的好友尹洙（即尹師魯）也調至西線作為高參。
五十二歲的範仲淹，進京麵辭仁宗之後，就趕赴延州。韓琦和範仲淹分別負責對付西夏的防線的西側和北側。範仲淹親臨前線視察，他發現宋軍官兵、戰陣、後勤及防禦工事等，各方麵都頗多弊端。如不改革軍陣體製，並采取嚴密的戰略防禦，實在難以扭轉戰局。但是，韓琦的看法卻不同；他低估了西夏軍優勢和宋軍的積弊，又激於屢受侵擾的義憤，主張集中各路兵力，大舉實行反擊。夏竦為請仁宗批準反攻計劃，派韓琦和尹洙兼程回京，獲得仁宗下詔批準之後，尹洙又奉命謁見範仲淹，請他與韓帥同時發兵．範仲淹與韓、尹雖然是至交，卻認為反攻時機尚未成熟，堅持不從。尹洙慨歎道：“韓公說過，‘且兵須將勝負置之度外’。您今天區區過慎，看來真不如韓公!”範仲淹說：“大軍一發，萬命皆懸，置之度外的觀念，我不知高在何處！”慶曆元年（1041）正月，韓琦接到西夏軍侵襲渭州（今甘肅平涼一帶）的戰報。他立即派大將任福率軍出擊。西夏軍受挫撤退，任福下令急追，一直追到西夏境內的六盤山麓，卻在好水川口遇伏被圍。任福等十六名將領英勇奮戰陣亡，士卒慘死一萬餘人。韓琦大敗而返，駐馬掩泣，痛悔不迭。
範仲淹的戰略防禦，並非單純或消極的防守措施。他初至延州，便全麵檢閱軍旅，並實行了認真的裁汰和改編。他從士兵和低級軍官中提拔了一批猛將，由當地居民間選錄了不少民兵；又開展了嚴格的軍事訓練。在防禦工事方麵，他采納當地駐軍將領種世衡的建議，先在延北築青澗城，後來又在宋夏交戰地帶，構築堡寨。種家是北宋抗夏名將家族，種世衡的兒子是水滸傳中魯達任提轄的關西經略府“老種經略相公”種諤，孫子種師道也當過關西經略，人稱小種經略相公。種家一門忠烈，種諤後來犧牲在抗西夏前線，再過四十多年，77歲的種師道和弟弟種師中又先後在靖康之難中殉國。範仲淹對沿邊少數民族居民，則誠心團結，慷慨優惠，嚴立賞罰公約。種世衡這個人長期在陝甘地區任職，特別擅長同少數民族打交道，而且無論是在漢區還是在少數民族地區他的威信都很高。範仲淹便在巡視環州時特別召見了他，並且委以重任，讓種世衡到環州任職，並認為“世衡素得羌心，而青澗城已固，乃奏徙世衡知環州，以鎮撫之。”這樣就逐漸在鄜延、環慶、涇原等慶州東北邊防線上，建立起一道堅固的屏障。
慶曆二年（1042年）三月，範仲淹密令長子純佑和蕃將趙明，率兵偷襲西夏軍，奪回了慶州西北的馬鋪寨。他本人又隨後引軍出發，在宋夏交界處築起一座鍥入西夏的大順城。等西夏派兵來攻，卻發現宋軍已經以大順城為中心，構成了一個堡寨呼應的堅固戰略防禦體係。這樣慶州北部的邊防，大體接近鞏固。這使得西夏軍中私相戒議，流傳著“不能輕易攻取延州了，小範老子胸中有數萬甲兵，不似大範老子那般好對付”。
是年秋天．滿頭白發的範仲淹填下千古傳唱的《漁家傲》： “塞下秋來風景異，衡陽雁去無留意，四麵邊聲連角起，千嶂裏，長煙落日孤城閉。 濁酒一杯家萬裏，燕然未勒歸無計，羌管悠悠霜滿地：人不寐，將軍白發征夫淚。” 上闋寫景起興：秋風蕭瑟，長空雁鳴，畫角連營，群山綿延，煙塵四起，夕照淒迷，一片肅殺的臨戰氣氛，這個孤城很可能就是鍥入西夏的大順城。看樣子宋代軍營中還有酒，不過隻是普通的濁酒，不是高檔的清酒。下闋借酒抒情：借一杯濁酒，消萬裏思鄉之愁，但更叫人愁的是：“燕然未勒歸無計。”西夏猶在虎視眈眈，遠不是漢和帝時竇憲大破北匈奴，窮追北單於登燕然（今蒙古國杭愛山）“刻石勒功而還”的時候。作為統帥的範仲淹，為籌劃抗擊西夏徹夜難眠，熬白了頭發，也十分同情士卒困苦生活和思鄉之淚。在範、韓等人苦心經營下，邊境局勢大為改觀，西夏終於乞和，慶曆四年（1044）雙方正式達成和議。宋夏重新恢複了和平。
在充滿享樂和綺麗之風的北宋前期詞壇，這首別具一格的蒼涼詞作，酷似唐代邊塞詩人的作品，開了宋代豪放詞派的先河。北宋前期的詞人，包括寇準、歐陽修、司馬光這些正人君子都寫過豔詞，唯獨範仲淹寫出了《漁家傲》這樣的作品，這完全是因為他有在西北前線領導過抗擊西夏侵略的親身經曆。
