元昊立国以后，军事与外交两手并举，一面出兵攻掠宋朝鄜延路地区（今陕西北部），一面遣使宋朝要求承认既成事实，“许以西郊之地，册为南面之君”。宋朝当然不能容忍藩属成为敌国，宝元二年（1039年），削去元昊的赐姓和官爵，断绝互市，张榜沿边，有能将元昊俘获或斩首者即授以定难军节度使。
当时的君臣都以天朝大国的观念来对待这一事变，认为元昊不过“蕞尔小丑”，大兵一出，就可诛灭。兴兵问罪，成为文武群臣舆论的主流。知集贤院吴育建议采取开国之初太祖对待江南藩国的方针，即稍易其名，故许其求，暂时顺抚，伺机收服，被宰相张士逊讥讽为脑子有毛病。
既然外交上一无所获，元昊决定用军事手段来夺取。当时，延州（今陕西延安）和泾州（今甘肃泾川）分别是鄜延路和泾原路帅府所在地，范雍和夏竦以经略使和马步军都总管的多重身份分知延州和泾州。宝元三年正月，元昊率大军一举攻下延州外围重镇金明寨，直逼鄜延帅府延州。范雍急召屯驻庆州的鄜延副总管刘平、石元孙前来救援。
二将率二万援军行至三川口（今陕西安塞东），元昊伏兵四起，双方发生激战，刘平耳朵中了流矢，依然率残部千余人与西夏军苦战两昼夜，最后与石元孙战败被俘。三川口战役结束后，元昊猛攻延州，七日而未能破城，时正大雪，西夏军不敌严寒，更恐切断后路，解围北归。
三川口之败震惊朝野，这是宋朝自雍熙北伐以来从未有过的惨败，也让宋朝知道元昊是必须认真对付的。宋朝调整了西北的统帅，任命夏竦为陕西经略安抚使，韩琦以陕西经略安抚副使舰知泾州，范仲淹以陕西经略安抚副使兼知延州。在对夏方针上，韩琦主张主动进攻，根除隐患。范仲淹主张坚壁清野，固守抗敌，这一方针是鉴于宋朝长期边防不修，战斗力不强的实际作出的。
岁末，仁宗召见了韩琦与两府宰执，决定采取韩琦主攻的方针，次年正月组织鄜延与泾原两路军队进讨西夏。但范仲淹一边派名将种世衡在延州东北修筑军事要塞青涧城，一边加强延州城的防务，同时上书说服了仁宗，允许鄜延路暂缓出兵。这样，韩琦的主攻政策也就不能原封不动地推行。
宋朝的主动攻势还没有发动，元昊却先行一步。庆历元年（1041年）二月，元昊率十万大军准备进攻渭州（今甘肃平凉）。韩琦闻讯，即命环庆副都部署任福为大将，泾原驻泊都监桑怿为先锋，率部迎击。西夏军奉命诈败，一路丢弃马羊骆驼，宋军紧追至好水川（今宁夏隆德西北），见西夏军已设伏川口列阵以待，才知中了诱敌深入之计，但已无路可退。双方从清晨激战到正午，桑怿、任副都力战而死，宋军战死将士共达万余人。
好水川之败使主攻派失去了发言权，韩琦被降一级，贬知秦州（今甘肃天水）。这一期间，范仲淹在知延州任上得到了元昊派人转达的议和试探，就致信分析了八条“逆顺”的道理，但元昊回信的措辞十分傲慢，范仲淹当着来使将其烧毁了，录了个副本转呈朝廷。对此，朝廷以“人臣无外交”的罪名予以追究，将他贬知耀州（今陕西耀县）。
十月，宋朝中央将西北防务分为鄜延、环庆、泾原、秦凤四路，以庞籍、范仲淹、王沿、韩琦分知四路帅府所在的延州、庆州、渭州和秦州，各兼本路马步军都部署。兵分四路，防地分明，但正如欧阳修所指出“军无统制，分散支离，分多为寡，兵法所忌”，并不能改变“常战而常败”的局面。
而范仲淹在对西夏和战问题上的战略思想日渐为仁宗所接受，这一方针集中体现在庆历二年正月他给仁宗的奏议中。他认为：对西夏应以有效防务为出发点，具体原则是“攻宜取其近而兵势不危，守宜图其久而民力不匮”；在这一基础上，“招纳之策，可行其间”，因为“兵马精劲，西戎之所长也，金帛丰富，中国之所有也”，既然“礼仪不可化，干戈不可取，则当任其所有，胜其所长”。但朝廷中反对议和的声音仍十分激烈，双方还不能立刻走到谈判桌边。
庆历二年闰九月，元昊在试探议和未得到回复的情况下，再次兴兵进攻镇戎军（治今宁夏固原），泾原路统帅王沿急遣副总管葛怀敏率军迎敌。元昊故伎重演，逐步把宋军引向定川砦（今宁夏固原西北）。宋军一进入包围圈，就被四面围住，退入定川砦中死守。西夏军切断了水源，宋军只得冒险突围，仅行二里，就被西夏伏兵围歼，葛怀敏以下十四员大将战死，所部九千余名将士、六百余匹战马均被西夏俘获。而后元昊挥师直抵渭州城下，王沿令为数不多的守城军民竖起许多旗帜，部下疑兵阵，再学诸葛亮，才使元昊大军放弃攻打渭州，纵掠七百里后整军北归。
定川砦战败，宰相吕夷简惊呼：“一战不如一战，可怕！”宋朝任命韩琦、范仲淹和庞籍为陕西安抚经略招讨使，总领四路军事。范仲淹与韩琦一方面在宋夏交冲地区修城筑砦，构建起牢固的军事据点。另一方面充分发挥乡兵、蕃兵和弓箭手的战斗作用。
乡兵是从当地居民中抽点的汉族壮丁，蕃兵是由西北羌族中汉化程度较高者组成的西北地方军，弓箭手则蕃汉皆募，然后进行专门训练，三者都具有亦兵亦民的性质，尤其适用对待西夏军队的进扰。
这些措施使得西夏军队不敢轻易来犯，他们敬畏的称范仲淹为“小范老子”，以区别于称为“大范老子”的范雍，互相告诫道：“小范老子腹中有数万甲兵，不比大范老子可欺。”西北边民则用民谣称颂韩、范守边功绩：“军中有一韩，西贼闻之心骨寒；军中有一范，西贼闻之惊破胆。”
通过三次大战，宋朝原先那种一鼓荡平“蕞尔小丑”的豪气早已烟消云散，明白了自己在军事上根本不可能占上风。宋仁宗决定全力求和，双方议和使节开始往来。而议和对西夏来说也是求之不得的，元昊立即响应，原因有三。
其一，战争爆发后，宋朝停止了对西夏银绢钱的大宗岁赐，关闭了榷场，西夏境内粮食、布匹、茶叶等生活必需品奇缺，严重的影响了社会经济生活。
其二，战争使西夏民穷财尽，物价昂贵，民间流传“十不如”的谣谚表示不满，连年战争使西夏“军民死亡，疮痍过半”，在兵力上也没有力量继续长期的战争。
其三，元昊虽在三次战役中大获全胜，但也深知以贫穷落后的西夏，要全面战胜和长期占领地广人众的宋朝绝无可能，而从经济利益上看，战争掠夺远不如与宋朝维持和平获得的好处为大。
还必须指出，宋、辽、夏三国关系在当时的互动变化，也促使宋朝与西夏必须尽快与对方媾和，对此，有必要多说几句。
元昊联辽抗宋，辽朝也瞅准宋夏战争的机会向宋捞上一把。庆历二年正月，辽朝派出使者，照会宋朝：辽夏为舅甥之国，对夏有保护之责，宋朝攻夏为何不先与辽朝打招呼；职责宋朝在边境上营筑长城，填塞隘路，开掘水道，添置边军，有破坏宋辽盟约的意向。以此为理由，辽使向宋朝旧案重提，要求归还当年被后周世宗夺取的瓦桥关以南十县。这对处于宋夏战争泥淖中的宋朝来说，简直是屋漏偏逢连夜雨，有点穷于应付，更迫切要求尽快结束宋夏之间的战争状态。
宋朝派知制诰富弼为谈判使节赴辽，答应在澶渊之盟所定岁币之外增加银十万两，绢十万匹，其中一半用以替代关南租赋，一半用以答谢辽朝约束西夏的。辽朝成为宋夏战争的唯一不花本钱的大赢家，它出卖了西夏，从宋朝那里得到了好处，又在宋夏两国之间充当调停者和救世主，提高了自己的政治地位。
元昊受到来自辽朝的政治压力，十分不满，庆历三年又与辽朝发生了争夺边境部落的纠纷，双方关系急剧恶化，联盟开始破裂。为了防止宋辽联合而腹背受敌，元昊在庆历四年秋天，匆忙遣使向宋朝送上称臣的誓表，双方达成合约：元昊以西夏国主的名义向宋称臣，允许夏国自置官属；宋每年“岁赐”西夏银、绢、茶、采二十五万五千匹、斤；两国重开榷场，恢复互市贸易。
其后不久，辽夏关系激化，辽兴宗亲率大军进攻西夏，元昊坚壁清野，重创辽军，而后见好就收，与辽议和。从此，北宋、辽朝和西夏之间三国鼎立的政治格局正式形成，而北宋在与西夏的关系上，最终似乎还是宋夏战争爆发前夕吴育所提出的“稍易其名，顺时而抚”的结局，看来还是算他头脑清醒些。
