首先,元昊展开军事行动后,又派使人送信于范雍,表示自己要与宋朝议和,老夫子"信之,不设备".同时,元昊猛攻延州外围的李士彬所率各部军事据点.李士彬当时是宋朝的金明都巡检使,他本人就是党项族酋长,掌有十八寨近十万众的彪悍羌兵,驻扎于延州北面的金明寨.对于这个党项老敌手,元昊暗杀计、反间计、奇袭计等等全用个遍,一无所成.最后,反倒是"骄兵计"成,西夏军每逢李士彬交战,没打几下就"溃退",还高声叫唤:"铁壁相公（李士彬的"外号"）来了,我们赶快逃命吧."如此一来,李士彬颇为自负.同时,元昊还派遣一批又一批党项部落向李士彬"投降",面对汹涌而来的党项人,李士彬自己不好处理,就上报"上级"延州老夫子范雍,要求把这些党项降人迁居到远离西北边境的南方安置.范雍文士,没有军事计谋,反想"以夷制夷",厚赏这些西夏降人,并让李士彬把他们编入金明寨周围的各个军事据点.李士彬不好违背上级命令,只得照办,等于宋朝的各个砦堡安置了为数众多的"定时丨炸丨弹".
果然,安排停当后,一声炮响,元昊诸军突然发动攻击,事先诈降的党项人纷纷而起,金明寨等十余个延州以外的宋朝军士据点皆被西夏人占领,李士彬父子也被擒杀.乘胜优势,元昊大军直至延州城下.
范雍肝胆俱裂,一面命人紧闭四城拒守,一面派人带信急召当时屯守庆州（今甘肃庆阳）的鄜延路副总管刘平和石元孙.刘、石二人闻信苍猝提兵,直趋土门（今陕西安塞）.然后,这部宋军未得休息,又经保安、万安镇向延州方向驰进.鄜延都监黄德和、巡检万俟政以及巡检郭遵都接到范雍的告急书,也同时往延州方向集结.元昊早已得知宋军动向,便在三川口（今延安西北）设下埋伏,静待诸路入套的宋军.
刘平与诸将会合后,集步骑一万多人,结陈东行.走了五里,终于遇见严阵以待的西夏兵.当时,天下大雪,"平地雪数寸",两军均摆偃月阵,一时相持.很快,西夏军渡水而前,改为横阵,宋将郭遵率骑兵荡阵,"不能入".刘平指挥宋军全力压上,"杀敌百人",西夏军退却.忽然,西夏军又"蔽盾为阵",宋军又发动进攻,"击却之,夺盾,杀获及溺水死者几千人."混战之中,刘平的脖子和耳朵皆被流矢射穿,血流遍体,乍为小胜,又至日暮时分,宋军兵校纷纷手持人头,牵着所缴获的马匹拥至刘平面前请赏,刘平忙说:"现在敌人未退,你们各部自己人记下功劳,战后一定各加重赏."话音未落,西夏兵忽然又来一拔,"轻兵薄战",宋军稍稍引却.其实,时前时却,是对阵交战双方军队非常常见的事情.关键时刻,远居后阵的宋将黄德和心怯,见前军小却,他马上召集麾下往后狂逃."众从之,皆溃".完全是一时间的从众心理,本来一直在搏战中占上风的宋军忽然就掉头一齐往后跑.刘平见状,马上派自己的儿子刘宜孙乘马追赶黄德和,拉住他的马疆苦劝:"万望将军勒兵回击,并力击贼,不要再跑."黄德和不听,纵马驰奔而去.刘平无奈,急遣军校"伏剑遮留士卒,得千余人.转斗三日,贼（西夏军）退还水东."可见,宋兵此时的战斗力仍很顽强.特别是宋将郭遵,独出奋击,"期必死,独出入行间",手持大槊横冲直撞,如入无人之境.西夏军知道此将不可当,派数人在一狭窄处持数条长绳欲拦截郭遵,均为这位猛将挥刀斩断.最后,西夏特派一股部队,边斗边佯败,诱郭遵深入,然后万箭齐发,才把这位猛将射死.郭遵上阵时所用铁锏、枪、槊,有九十多斤重,"其后耕者（农民）得其器于战处."宋廷对这位郭将军非常恽惜,加封其父母,宋仁宗还亲自为其年幼四子起名.
刘平率众退至西南山,"立七栅自固".半夜,西夏集大兵围攻,"四出千合击,绝官军为二",苦战不支,宋军绝大部分战死,刘平、石元孙皆为西夏军生俘.
刘平此人,"刚直任侠,善弓马,读书强记",其父刘汉凝是宋太宗朝功臣.虽出将门,刘平本人进士及第,文武全才,为寇准所知,荐为泸州刺史,数次击平当地夷人的反叛.后来,刘平入朝,任监察御史,多次上书言事,得罪了丁谓.恰逢西北有事,丁谓就向当时的宋真宗"极力推荐"刘平,说:"刘平,将家后代,素知兵,派将西北,可以制敌."趁机把刘平外放.西北任上,刘平竭心尽力,多次镇压各蕃族的叛乱,还不停上书献计,可惜一直未获采纳.三川口败后,先行逃跑的黄德和竟然反诬刘平率兵降敌,"朝廷发禁兵围其家".不久事发,黄德和被判腰斩,宋廷认为刘平已经战死,追赠他为朔方节度使,谥壮武,"子孙及诸弟皆优迁".后来,有附降的党项人来报,称刘平"在兴州未死,生子于贼中".宋廷还不信.石元孙被西夏放还后,朝廷才知道刘平确实未死.估计老头子是被元昊好吃好喝养起来,当个高级军事顾问什么的.对此,宋廷也未深究,毕竟一直苦战,没有功劳也有苦劳.
三川口之战,西夏虽大胜,但因天降大雪,加之延州城坚,并未能一举攻克延州.不久,得知其余几路西夏军遇败,补给又不济,元昊只得下令退兵.
范雍老夫子也算命好,延州守兵才几百人,竟然能得以保全.当然,三川口大败,他不得辞其咎,"左迁户部侍郎,知安州."范雍"为治尚恕,好谋而少成",此类人只宜在朝中当清显之官,真让他干实事其实很难.但范夫子"颇知人,善荐士,后多至公卿者",是 位好伯乐.宋朝大将狄青为小校时,一次犯法当斩,正犯在范雍手下.范夫子惜才,"贷之",饶以不死,成就了狄大将军日后的千秋万古英名.
三川口大败后,宋廷在中央也追究责任,罢张士逊的相位,以吕夷简接任,同时,宋廷又命韩琦为陕西安抚使,协助总统西北防御的陕西经略安抚使夏竦.又任范仲淹为陕西都转运使.由于先前与宰相吕夷简不和,范仲淹被斥为"引用朋党",贬为饶州、越州等地为官.正是韩琦力荐,他才得以被重新起复担当大任.不久后,宋廷又下诏任韩琦和范仲淹同为陕西经略安抚副使,韩琦主管泾原路,范仲淹主管鄜延路. 范仲淹到任,首先改变御敌策略.先前,敌军来攻,宋军军官总是最小的武将先出御.对此,范仲淹深恶痛绝,"将不择人,以官为序,取败之道也".他大阅州兵,简选一万八千精锐,"分六将领之,日夜训练,量贼众寡,使更（轮流）出御."如此,即通过战斗练将,又通过实战练兵.西夏人知道新来的范仲淹不好对付,相互诫道:"今小范老子（范仲淹）腹中自有数万甲兵,不比大范老子（范雍）可欺也!"范仲淹还跟人四处修建防御堡垒,并建鄜城为康定军,加强抵御西夏的军力."塞下秋来风景异"一词（《渔家傲》）即是此时所作.
康定元年（公元1040年）十月,元昊又连下乾沟、乾福、赵福三大军事据点,咄咄逼人.韩琦马上命令时任环庆副总管的宋将任福率兵七千,夜行军七十里,突袭白豹城,击败驻守的西夏士兵,"焚其积聚而还",予以西夏人以震慑；鄜州判官种世衡也审时度势,急率军赶赴踞延州东北二百里外的宽州,筑垒营墙,起清涧城,"右可固延安之势,左可致河东之粟,北可图银（州）夏（州）之旧."
庆历元年（公元1041年）,鉴于元昊攻势转剧,宋仁宋遣使向主持西北军政要务的夏竦问计,夏竦派副使韩琦和判官尹洙诣阙入对,呈上攻守两个方案,任凭宋仁宋选取其一.宋仁宗当时年值青壮（三十二岁）,认定要对西夏展开攻势.他不顾朝中大臣的反对,"诏鄜延、泾原（两路）会兵,期以正月进讨."范仲淹上奏,认为正月塞外大寒,应该慎重行事.宋仁宗点头,下诏让西北诸师"应机乘便",择时向西夏进攻.
进攻还是防守,韩琦与范仲淹各执已见,且各有各的道理.范仲淹认为,"战者危事,当自谨守以观其变,未可轻兵深入!"主张防守；韩琦认为,如果一昧固守,将士必无进取锐志.而且,元昊"倾国入寇,不过四五万（军士）,老弱妇女,举族而行.吾（守军）逐路重兵自守,势力分弱,故遇敌不支.若大军并出,鼓行而前,乘敌骄惰,破之必矣!今中外不究此故,此乃待贼（西夏）太过.屯二十万重兵,只守界壕,中夏（华夏）之弱,自古未有!"韩琦派尹洙亲至延州见范仲淹,范仲淹坚持已见,认为防守乃最上之策.尹洙叹道:"公于此不及韩公也.韩公言:‘大凡用兵,当置胜败于度外.’"范仲淹不听.
宋朝边地主师,范雍、夏竦、韩琦、范仲淹,皆是儒臣出身,"不能身当行阵,为士卒先",当然,"党指挥枪"很重要,但宋朝立国以来的国策就是在最大程度上限制武将权力,矫枉过正,使狄青等有勇有猛的能将总是处于接受命令的"鹰犬"地位,缺乏大战中能身临前线、知兵知将的军事统师.当然,韩琦、范仲淹绝非怯懦文士,二人胆识皆备,但时兮命兮,造化弄人.
庆历元年（公元1041年）三月,正当韩琦巡事军务走到高平,元昊派军进攻渭州的消息忽然传来,兵逼怀远城.韩琦闻报,马上驰至镇武戒军（今宁夏固原）,尽出其兵,又招募勇士一万八千余人,交予环庆副总管任福统领,以耿傅为参谋长,泾原都监桑怿为先锋,"朱观、武英、王珪各以所部从（任福）".
韩琦在任福出发前交待得一清二楚:自怀远城经得胜寨（今宁夏西吉东南）直趋羊牧隆城（今宁夏西吉西北）,出敌之后对西夏军发动攻击.各堡垒相距才四十里,道路便利,辎重在近,审时度势,能打就打,不能打就"据险置伏,要其归路."韩琦所述,足见其成竹于胸,文韬武略,确实不同凡响."及行,诫之至再.又移檄申约,苟违节度,虽有功,亦斩!"