慶歷元年(1041年)正月，韓琦接到西夏軍侵襲渭州(今甘肅平?jīng)鲆粠?的戰(zhàn)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。直追至西夏境六盤山麓，卻在好水川口遇伏被圍。任福等十六名將領(lǐng)英勇陣亡，士卒慘死一萬余人。韓琦大敗而返，半路碰上數(shù)千名死者的家屬。他們哭喊著親人的姓名，祈禱亡魂能跟著韓帥歸來。韓琦駐馬掩泣，痛悔不迭。
范仲淹的戰(zhàn)略防御，并非單純或消極的防守措施。他初至延州，便全面檢閱軍旅，并實行了認(rèn)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(dāng)?shù)鼐用耖g選錄了不少民兵，又開展了嚴(yán)格的軍事訓(xùn)練，按軍階低高先后出陣的機(jī)械臨陣體制，也被他取締，改為根據(jù)敵情選擇戰(zhàn)將的應(yīng)變戰(zhàn)術(shù)。在防御工事方面，他采納種世衡的建議，先在延北筑城，后來又在宋夏交戰(zhàn)地帶，構(gòu)筑堡寨。對沿邊少數(shù)民族居民，則誠心團(tuán)結(jié)，慷慨優(yōu)惠，嚴(yán)立賞罰公約。這樣，鹿延、環(huán)慶、涇原等路邊防線上，漸漸屹立起一道堅固的屏障。
慶歷二年(1042年)三月的一天，范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，又隨后引軍出發(fā)。諸將誰也不知道這次行動的目的。當(dāng)部隊快要深入西夏軍防地時，他突然發(fā)令，就地動工筑城。建筑工具事先已經(jīng)備好，只用了十天，便筑起一座新城。這便是鍥入宋夏夾界間那座著名的孤城——大順城。西夏不甘失利，派兵來攻，卻發(fā)現(xiàn)宋軍以大順城為中心，已構(gòu)成堡寨呼應(yīng)的堅固戰(zhàn)略體系。
從大順城返回慶州的途中，范仲淹覺得如釋重負(fù)。頭年，在延州派種世衡筑青澗城，東北邊防已趨穩(wěn)定。西夏軍中私相戒議的話，也傳到他的耳朵里。他們說“不能輕易攻取延州了，如今小范老子胸中有數(shù)萬甲兵，不似大范老子那般好對付”。當(dāng)前慶州北部的邊防，也大體接近鞏固。只是他自己的身體，卻感到十分疲乏。
范仲淹還采取了一些辦法來提高軍隊的戰(zhàn)斗力。宋朝皇帝的詔旨中曾規(guī)定了各級將領(lǐng)統(tǒng)率軍隊的數(shù)目，若遇敵侵犯，地位低的軍官就帶軍隊先行出陣抵御。范仲淹說，“戰(zhàn)將不選擇適當(dāng)?shù)娜耍灰怨匐A高低作為出陣先后的標(biāo)準(zhǔn)，這是自取失敗的辦法”，于是，他認(rèn)真檢閱了延州的軍隊，淘汰了一批怯懦無能的將校，選拔了一批經(jīng)過戰(zhàn)火考驗的有才干的人代替他們。他又淘汰老弱，選擇18000名合格士兵，把他們分成6部，讓每個將領(lǐng)統(tǒng)率3千人，分別予以訓(xùn)練，改變了過去兵將不相識的狀況，臨戰(zhàn)時根據(jù)敵軍多寡，調(diào)遣他們輪流出陣抗敵。
范仲淹又積極召募士兵。因為原來守邊的大都是從內(nèi)地調(diào)來的已經(jīng)腐化的禁軍，這批人既不耐勞苦，又因久戌思鄉(xiāng)，斗志不高，而從本地人民中召募士兵，熟悉山川道路，強(qiáng)悍敢戰(zhàn)，又因保衛(wèi)家鄉(xiāng)，斗志較強(qiáng)。精練士卒，提高了軍隊的戰(zhàn)斗力。此外，范仲淹能以身作則，將士沒喝上水他從不說渴，將士沒吃上飯他從不叫餓，朝廷賞賜給他的金帛都分發(fā)給將士。范仲淹賞罰分明，獎勵勇猛殺敵的士兵，提拔重用立功的將領(lǐng)，對克扣軍餉的貪污分子則當(dāng)眾斬首，毫不留情。這樣，在范仲淹的率領(lǐng)下，西北軍中涌現(xiàn)出許多像狄青、種世衡那樣有勇有謀的將領(lǐng)，又訓(xùn)練出一批強(qiáng)悍敢戰(zhàn)的士兵，直到北宋末年，這支軍隊仍是宋朝的一支勁旅。
在范、韓等人苦心經(jīng)營下，邊境局勢大為改觀。這時，西夏國內(nèi)出現(xiàn)了各種危機(jī)，西夏軍將領(lǐng)中間，也矛盾重重。至慶歷二年以后，邊界自西夏向宋朝投誠的人，已陸續(xù)不斷。宋夏兩國的百姓，都希望盡快停止軍事行動。雙方議和的使節(jié)，也開始秘密往返于興慶府(今YC市)與汴梁之間。慶歷四年（1044年）雙方正式達(dá)成和議。宋夏重新恢復(fù)了和平，西北局勢得以轉(zhuǎn)危為安。