好水川战役后，宋朝完全采取守势，不轻言出击。宋朝政府将陕西地区分成四路（路是宋朝行政区域名），鄜延路由庞籍负责，兼延州知州；环庆路由范仲淹负责，兼庆州知州；泾源路由王沿负责，兼渭州知州；秦凤路由韩琦负责，兼秦州知州。以上4人各兼本路经略安抚招讨使，分区防守。四路之中，以泾源路最为薄弱。该州川平原阔，无险可守。而渭州（今甘肃平凉）知州王沿，既不熟悉边事，又无军事指挥才能。
夏天授礼法延祚五年（1042年），夏教练使李文贵入宋试探通和（讲和）未归，元昊怀疑被宋扣留，遂想再度侵宋，但不知宋军虚实，一时拿不定主意，便与国相张元商议。张元献策说：“宋朝的精锐部队集中在边境，关中必然空虚。如果我们用重兵围住宋朝边城，使宋兵不能出战，就可乘隙深入，东阻潼关，隔绝两川的贡赋。这样，长安就在我们的掌中了。”元昊采纳了张元的建议，决定将泾源路作为突破口。这年闰九月，元昊在天都山（今海原西华山）点集左右厢兵10万，分东、西两路进军：一路出刘璠堡（今宁夏海原县西南），一路出彭阳城（今彭阳县白杨城），合攻镇戍军（今固原城）。渭州知州王沿得到夏军入侵的消息后，令泾源路副总管葛怀敏率军据守瓦亭寨（在今固原市大湾乡瓦亭村）阻击夏兵。王沿虽然没有什么军事指挥才能，但在葛怀敏临行时，还是多嘱咐了几句：切忌深入，可以在瓦亭寨北的第背城（今固原市南）扎营，然后诱敌深入，以伏兵攻其不备，即可得胜。看来王沿的军事指导思想与韩琦为任福制定的作战计划有点相似，核心是不要深入，设伏兵取胜。但宋朝的率兵大将总是自以为是，喜欢深入，反而钻进元昊设下的伏击圈内，演出了一幕幕历史悲剧。岂不怪哉！
葛怀敏带领环庆路都监刘贺及缘边都巡检使向进、刘湛、赵瑜等所部人马到了瓦亭寨，没有遇见夏军，便不按出征时制定的在第背城扎营、诱敌深入的作战计划阻击夏军，擅自领兵向羊马城进军，也就是深入到今固原城西郊的大堡村。葛怀敏的大军到了羊马城后，镇戎军统领曹英及泾源路都监李知和、王宝、王文，镇戎军都监李岳，西路都巡检赵璘等领兵来会。葛怀敏大概认为自己兵多将广，便命诸将分四路会师定川寨。定川寨在今固原市城西北的中和乡，紧挨战国秦长城，地理位置十分重要。葛怀敏的这种军事部署，正是元昊所希望的。因为元昊仍采用的是诱敌深入聚而歼之的战略，把宋军主力吸引到定川寨，然后重兵围困，最后消灭之。当宋军主力全部集中到定川寨后，元昊派兵烧毁定川寨后定川河上的板桥，切断宋军退路。又派人断绝定川河水，使寨内无水、人马俱渴。这一切准备停当之后，元昊指挥大军把定川寨围了个水泄不通。自投罗网的葛怀敏这时才发现自己中计，打算向东南面的镇戎军靠拢。他先派刘贺率本部兵士到寨西阻止夏军断水，结果被夏军击败。葛怀敏率本部人马屯寨门东边，令镇戎军统领曹英部屯寨门东北部，形成犄角之势，以便向镇戎军转移。黄昏时分，元昊先以精兵冲击葛怀敏的人马，被葛怀敏奋力击退，元昊又转向冲击曹英的人马。此时，突然从东北方向刮起一股黑风，霎时间狂风大作，飞沙走石，天昏地暗，曹部人马惊惶失措，乱成一团，兵找不到将，将找不到兵。夏军乘机从四面进攻，葛怀敏的军队反被曹英乱军所冲，只好退入寨内。曹英面部中流箭，倒在壕中；葛怀敏亦被乱军践踏得几乎昏死过去，士兵把他救起，抬入寨中方才苏醒过来。宋军寨外营地全部丢失，只好退入寨中。勇而无谋、轻敌冒进的葛怀敏被困寨中，眼看无水可饮，十分焦急，便决定天亮突围，撤还镇戎军。当时泾源路都监赵珣建议从寨西南角突围，绕道奔笼竿城（今隆德县），以避开夏军主力。可是，葛怀敏坚持从东南方向突围，由原路南撤。黎明前，葛怀敏率军向镇戎军方向转移。将士们边战边走，行至长城边，板桥已断。正在进退两难时，早已埋伏在长城边上的夏军，从四面八方蜂拥而来，又将宋军团团围住。一场激战，葛怀敏、李知和、王宝、王文、刘贺、李岳、赵璘等16员将领全部战死，士兵9400人、战马600余匹，皆为夏军所俘。
元昊乘胜率军向渭州进发，沿途堡寨守军都不敢抵御。夏军长驱直入，直抵渭州，在纵横三四百公里的地面上，进行扫荡、掠夺。元昊在胜利声中，意骄气盈，用“诏书”形式告谕宋朝关中军民，内有“朕欲来亲临渭水，直据长安”之语，完全是一副胜利者的姿态。据说此“诏书”系国相张元所作。夏军饱掠之后，高唱凯歌，回军天都山。当宋军大败的消息第三次传到汴京的时候，宰相吕夷简由于恐怖而发出慨叹：“一战不如一战，可骇也！”
