孝宗抗击金兵的雄心，在他还是皇子的时候就有所表现。绍兴三十一年，完颜亮南侵，朝中多数大臣主张逃跑，时年35岁的孝宗十分气愤，主动上书，请求领兵与金兵决战。但经史浩的提醒，为了避免高宗疑心，他再次上书，请求在高宗亲征时随驾保护，以表孝心与忠心。即位后，孝宗表面上不便对高宗妥协求和的政策明确表示反对，但在处理政事时，他一反高宗的做法，平反岳飞冤案，驱逐秦桧党人，起用一批被高宗贬黜的大臣，还积极联络北方抗金义军。绍兴三十二年七月，也就是孝宗即位后的第二个月，他颁布手谕，召主战派老将张浚入朝，共商恢复大计。
张浚，高宗时为知枢密院事，坚持抗金，先后率军转战川陕、两淮等地，多有战功，在南宋朝野间享有盛誉，金人也十分畏惧他。秦桧当政，张浚遭到排挤，被迫离开朝廷。孝宗久闻张浚的威名，内心早已非常仰慕，如今要恢复中原，主持大局的最佳人选非张浚莫属。新皇帝锐意进取，力图中兴，对自己又如此尊敬与信赖，令压抑已久的张浚兴奋不已。他建议孝宗亲赴建康，以招揽中原百姓之心；陈兵两淮，进军山东，声援西线川陕军队。同时，他还向孝宗举荐了一批力主抗战的人才，如虞允文、陈俊卿、汪应辰、王十朋等，孝宗都一一予以起用。一时间，曾经弥漫朝野的妥协退让气氛为之一扫而空，主战派力量大大增强。
隆兴元年（1163），孝宗任命张浚为枢密使，都督江淮军马，负责抗金前线的军事指挥。此前，金人向南宋索取海、泗、唐、邓、商五州之地及岁币，被张浚拒绝。金朝屯兵虹县、灵壁，摆出一副马上要进攻南宋的架势，南北局势骤然紧张起来。张浚主张先发制人，立即进行北伐。此议一出，马上招来了主和派的强烈反对，右丞相史浩就是其中的代表。
史浩曾是孝宗的老师，师生之间关系融洽，孝宗即位之初的一些改弦更张之举，如为岳飞父子平反昭雪、联络中原豪杰等，都得到过他的积极支持，他还向孝宗推荐了陆游等一批有识之士。但是，史浩的这些做法并不是为了恢复中原，而是为了维持南宋偏安一隅的现状。他认为，北伐劳师费财，南宋又兵弱将庸，主动出兵是冒险之举，退守长江以北，静观金人之变，才是最稳妥之计。他与张浚辩论五日，最终也没能说服张浚。此时的孝宗正是初生牛犊，锐气十足，虽然他曾一度在史浩的阻拦下有所犹豫，但经过张浚的鼓励和支持，又坚定了决心。当年四月，孝宗为了避开主和派的干扰，绕过三省、枢密院，直接命令李显忠、邵宏渊等出兵北伐。
北伐初期，宋军接连取得胜利，李显忠攻克灵壁、宿州，邵宏渊攻克虹县，金将蒲察徒穆、大周仁、萧琦等先后投降，北方人民纷纷响应，归附者络绎不绝。捷报传到临安，孝宗大喜，升李显忠为淮南、京东、河北招讨使，邵宏渊为副使。然而，就在宋军节节胜利的时候，军队内部的种种问题也暴露出来。首先是将领之间不和，邵宏渊为人心胸狭隘，争强好胜，孝宗任其为招讨副使，位在李显忠之下，对此他耿耿于怀。而张浚对这一问题又处理不当，听任邵宏渊不受李显忠节制，使宋军无法协调行动，统一指挥。其次，面对胜利，主帅李显忠产生了轻敌心理。攻克宿州后，他既不谋进取，也不作防守，终日与部下饮酒作乐。当有人报告说金军万余人向宿州逼近时，他竟不以为然地说：“区区万人，何足挂齿！”此外，李显忠在犒赏军士时有失公平，士兵三人才分得1000钱，每人平均只得300余钱，无法调动士兵们的作战积极性，邵宏渊又趁机暗中起哄鼓噪，士卒怨怒，宋军一度高昂的士气大为削弱。
就在宋军主将失和、军心浮动的时候，金人已经从前期仓促应战的慌乱中调整过来，调兵遣将，准备反击。孝宗和张浚对北伐面临的潜在危险也已有所觉察，以时值盛夏、人马疲乏、不宜连续作战为由，急令宋军撤退。然而，诏书尚未到达军中，金军已抵宿州城下。隆兴元年五月二十二日，金军向宋军发动进攻。李显忠通知邵宏渊出兵，夹击金军，邵宏渊却按兵不动，李显忠只得独自率军出战。战斗间隙，邵宏渊装模作样地出城巡视，对士兵们说：“天气如此炎热，就是手不离扇尚不得凉爽，更何况要在烈日曝晒下穿着厚重的铠甲作战？”言外之意是宋军几乎没有获胜的机会。宋军的二号统帅人物表现出如此悲观的情绪，使得宋军人无斗志，军心涣散。
当晚，中军统制官周宏、邵宏渊之子邵世雄等将领各带所部逃遁，宋军顿时大乱，金人趁机大举攻城。李显忠率领部下奋力抵抗，而邵宏渊当此紧急关头，仍不肯与李显忠合力守城，极力主张弃城撤退。李显忠知道邵宏渊对自己心存嫉恨，不会援手，仅凭自己所部孤军守城已不可能，只得放弃宿州，连夜南撤。二十三日，宋军刚刚退到符离，就被追击的金兵赶上。在金兵的围攻下，宋军再无抵抗之力，士兵们丢盔弃甲，惊慌逃窜，连同随军民夫在内的13万人马伤亡殆尽，粮草物资也拱手送与了金军。李显忠、邵宏渊二将在乱军中逃脱，侥幸保住了性命。至此，历时仅20天的北伐以宋军溃败而告终，这也是孝宗在位期间惟一的一次北伐，虽然失败，但毕竟是南宋历史上第一次主动出击，与以前穷于应付金人的进攻绝然不同。
北伐失败给主和派留下了攻击主战派的口实，他们再度活跃起来，纷纷上书弹劾张浚，要求与金人重开和议。对于恢复故国的大业，孝宗是不肯轻言放弃的。符离兵败之初，他曾宽慰张浚说：“抗金之事，朕还要全倚仗你，你千万不可畏惧人言而心怀犹豫。北伐的事情当初是朕与你共同决定的，现在也应该共同承担责任。”孝宗勇于承担责任，既无形中保护了张浚，也表明君臣之间志同道合的决心。虽然迫于主和派的压力，孝宗曾一度降任张浚为江淮东西路宣抚使，但不久就让其官复原职，后又升其为右丞相，表示对他仍然信赖。然而，北伐的惨败，毕竟使孝宗的勃勃雄心受到不小的打击，他逐渐从高涨的热情中冷静下来，意识到中兴计划在短期内是不可能实现的，作为权宜之策，议和也并不是毫不可取。因此，他不再像以前那样疏远主和派，甚至重新起用秦桧余党汤思退为相，准备与金朝议和。隆兴元年八月，金人向南宋提出割海、泗、唐、邓四州之地，纳币称臣，以及遣还中原归附之民等要求，扬言若宋廷不允，即挥师南下。孝宗虽不反对暂时与金妥协，但认为在议和条件上不能过于迁就，应力争在平等的基础上达成和议。九月，孝宗不顾张浚等主战派的反对，派卢仲贤出使金朝议和。卢仲贤临行之时，孝宗告诫他切不可答应金人割四州之地的要求，而汤思退却惟恐和议不成，私下授意卢仲贤可以割让四州。结果，卢仲贤到宿州金营后，在金人的威胁下，竟不敢有半句争辩，表示愿意接受金人的要求。孝宗闻知大怒，将卢仲贤革职，发配郴州管制。和谈遂陷入僵局。
此时，德寿宫的太上皇高宗也不断地向孝宗施加压力。言谈之间，高宗对孝宗的所作所为早已表现出不满。孝宗赴德寿宫问安，常常兴致勃勃地谈论起恢复大计，而高宗最听不惯的恰恰就是这种言论，一次，他终于忍不住粗暴地打断孝宗的话，不耐烦地说：“还是等我百岁之后，你再谈论这事吧！”这无异于向孝宗发出了最严厉的警告，要他断了恢复中原的念头。其实，早在北伐之时，高宗就对孝宗处处牵制，现在好容易有了再次和谈、维持偏安的机会，他更是以为万万不能错过，极力敦促孝宗答应金人要求，尽快达成和议。
对于这位选中自己继承皇位的养父，孝宗一直心存感激，因而总是尽量顺从他的意愿。主和派有高宗作靠山，便时时抬出高宗来压制孝宗，气焰更加嚣张。同时，他们又极力鼓吹金强宋弱，只有求和才是良策。在这种情况下，孝宗的态度开始左右摇摆。他曾一度因不肯屈从金人的割地要求，有过再次开战的打算，但对战事实在是没有必胜的把握，所以，一旦金人表示愿意与南宋继续和谈，他又不得不加以考虑。
在这种矛盾心态下，隆兴二年三月到七月，孝宗下令撤去江淮守备，主动放弃四州之地，并同意了张浚的辞职请求。八月，南宋再派魏杞赴金议和。汤思退等人担心孝宗态度再有反复，竟秘密派人到金营，通知金人发兵南下，用武力胁迫孝宗。金人有了这些吃里扒外的帮凶，更加有恃无恐，他们扣留魏杞，进而要求南宋再割让商、秦二州，否则便举兵南侵。十月，金人对南宋发动了大规模的进攻。孝宗任命汤思退都督江淮兵马，但汤思退拒绝赴任，江淮前线的宋军主力又已全部撤回，金军几乎没有遇到有力的抵抗，楚州、濠州、滁州相继陷落，金兵已临长江以北。南宋朝野上下舆论哗然，纷纷声讨主和派媚敌卖国的无耻行径。孝宗罢去汤思退，押赴永州管制。太学生张观等72人又上书孝宗，请斩汤思退等人以谢天下，汤思退在赴永州途中听说此事，忧惧而死。
在金朝的军事压力下，孝宗不得不作出让步。隆兴二年十一月，南宋派王抃前往金营求和，提出新的和议条款，基本满足了金人的无理要求。此时在位的金朝皇帝世宗吸取完颜亮南侵的教训，主张“南北讲好，与民休息”，既然已经取得了实质性的好处，军事手段就适可而止，同意和议条款。十二月，宋、金正式签订和约，史称“隆兴和议”。
孝宗虽然迫于时势，与金人媾和，但内心恢复中原的强烈渴望并没有因此而消失。鉴于张浚仓促北伐而导致失败，孝宗对用兵之事变得谨慎了许多，集中精力进行各种必要的战前准备，等待时机，再图恢复。
孝宗首先大力整顿军政，提高军队战斗力。从乾道二年（1166）底到乾道六年，他先后进行了三次大规模的阅兵活动，这是南宋建立以来前所未有的举动，对鼓舞士气、振奋民心有其积极作用。除亲自校阅军队外，孝宗还规定各地驻军每年春、秋两季要集中演习，对于练兵成绩突出的将佐，予以破格提升，武艺出众的士卒也会获得重赏。中央禁军兵员冗滥，无法充当作战主力，孝宗对其进行拣选，裁汰老弱，补充强壮，使正规军的战斗力得以迅速提高。在以往的对金作战中，民兵是一支重要力量，但常常得不到朝廷的重视。如在淮东地区，原有一种叫万弩手的民兵组织，在抵御金兵南侵时发挥过很大的作用，但却在乾道元年被遣散。乾道五年，孝宗重新恢复了淮东万弩手，改名为神劲军，规定每年八虞允文墓志铭
月到次年二月集中训练，为两淮前线增添了一支生力军。 孝宗要再次北伐，将帅人选的问题亟待解决，而此时可以依赖的主战派大臣却越来越少。张浚、吴璘等人相继去世，孝宗最终把领导北伐的重任寄托到了坚持抗金的虞允文身上。完颜亮南侵时，虞允文在采石之战中曾大败金兵，表现出杰出的军事才能，而且他力主以武力恢复中原，与孝宗的心意不谋而合。乾道三年，孝宗任命虞允文为知枢密院事，并接替吴璘出任四川宣抚使。虞允文在四川练兵讲武，发展经济，卓有成效，巩固了南宋的西北防线，为再次北伐时出兵川陕打下了基础。
乾道五年八月，孝宗召虞允文入朝，升其为右丞相兼枢密使，掌握军政大权。虞允文一方面在财力、物力、兵力上积极为北伐作好准备，另一方面，他建议孝宗遣使赴金，要求修改隆兴和约中部分侮辱性的条款，一是要求金朝归还河南的宋朝帝王陵寝之地，二是改变宋帝站立接受金朝国书的礼仪。对于孝宗来说，祖宗陵寝长期沦于敌手，每次金使南来，自己必须下榻起立接受国书，他内心早已视为奇耻大辱。因此，他立即同意虞允文的建议，于乾道六年闰五月，派范成大使金，提出归还河南陵寝之地和更改接受国书礼仪的要求。金世宗断然拒绝宋方的要求，金朝群臣也都对南宋擅自破坏和议愤愤不平，尽管范成大与金人据理力争，毫无惧色，最后还是无功而返。
虞允文虽然是北伐的坚定支持者，但实际上他心中顾虑重重。孝宗在隆兴和议签定前，对于和战的态度总是摇摆不定，最终在太上皇的逼迫和主和派的压力下，接受了屈辱的和约，对此，虞允文记忆犹新。一旦再次北伐，他担心孝宗又会像上次那样改变主意，使北伐半途而废。而且，孝宗对东宫旧人曾觌等奸佞之辈十分宠幸，这也令虞允文意识到了潜在的危机。万一北伐不利，自己势必遭到朝野上下的围攻，甚至会有杀身之祸。乾道八年九月，他辞去相位，再次出任四川宣抚使。临行之前，孝宗要求他到四川后立刻出兵，与江淮军队会师于河南，虞允文忧心忡忡地说：“我担心陛下届时未必能够配合。”孝宗当即表示：“如果你出兵而朕犹豫，就是朕有负于你；如果朕已举兵而你不动，就是你有负于朕！”然而，孝宗这番慷慨激昂的话并没有打消虞允文的顾虑。他到四川后，虽然积极备战，但却一再推迟出兵时间。乾道九年十月，孝宗手诏虞允文，催促他早日出师，虞允文以“军需未备”为由，要孝宗“待时而动”，实际上拒绝了孝宗的要求，从而使孝宗恢复中原的计划又一次落空。
应该说，虞允文的担心不无道理，正当他在四川任上时，孝宗任命了坚决反战的梁克家为宰相，让这样的人物主持朝政，势必会对虞允文的行动有所牵制和阻碍。淳熙元年（1174）二月，虞允文因操劳过度，得病去世，这对孝宗的中兴大计和信心无疑是沉重的打击。南宋再也找不出像虞允文那样坚决主战又有才能的大臣，主战派不少干将已经亡故，尚还在世的大臣也日趋消极保守，更不要说主和派官员了。面对朝廷上下安于现状的主流意识，孝宗既痛心疾首又无可奈何，自己恢复中原的远大抱负无从施展，昔日的锐气渐渐消磨下去，暮气日重。到了淳熙年间（1174～1189），也就是孝宗在位的后期，他在内外政策上都转向平稳，南宋朝廷又陶醉在了“中外无事”、偏安一隅的升平景象之中。