范仲淹是由韩琦引荐、并与韩琦共同负责西北前线战局的，两人私交很好。但是，对待西夏的战略战术思想上，两人却有很大的差异。韩琦主张积极进攻，寻找西夏主力决战，速战速决，彻底歼灭西夏主要军事力量。随着西北军事力量的加强，宋仁宗求胜之心变得日益迫切。他召集两府大臣集体商议西北军务，宰相吕夷简等都主张进攻，认为长期防御耗费太大。于是，朝廷决定采用韩琦、尹洙所上的攻策，诏令鄜延、泾原两路共同发兵，全国其他地方调发五万头驴为陕西前线运送军需给养。发动进攻的时间定在宋仁宗庆历元年（1041）春天。
范仲淹作为鄜延路主帅，多次向朝廷上疏，反对进攻决策。范仲淹西北任职伊始，就确定了“积极防御”的战略方针，曾向朝廷有过全面陈述。面对韩琦等人的大规模进攻战略部署和朝廷的最新决策，康定元年（1040）十二月，范仲淹上疏朝廷，阐述自己的意见。奏疏中，范仲淹首先汇报了自己主持鄜延路战局所做的工作和已经取得的成绩。接着，直接对朝廷的决策提出反对意见，说：“今若承顺朝旨，不能持重王师，为后大患。虽加重责，无以谢天下。”（《长编》卷一三○）范仲淹认为西夏军队经过最近与北宋军队的系列作战，改变了以往轻敌的作风，已经有了与宋军交战的充分准备。况且，春天季节，“塞外雨雪大寒”，将士暴露在严酷的风雪中，多有冻伤冻死。敌军如果趁机反扑，后果严重。同时，西夏多次作战不利，已经有了议和的迹象。范仲淹认为军事讨伐终归下策，宋军从少数民族聚居地区撤离后，边患和动乱就再起。上策是双方签署和平条约，永无战争。因此，范仲淹要求鄜延路按兵不动，一方面用来牵制西夏东面的军力，另一方面也为两国和谈留出一条退路。宋朝军队对外战争失败的教训太多了，宋太宗以后的历代皇帝从内心深处对战争都有一种恐惧感，没有取胜的信心，宋仁宗也不例外。所以，范仲淹留有后路的请求迅速得到朝廷的批准。朝廷批准范仲淹的请求后，又要求范仲淹再与夏竦、韩琦商议，随机应变，“不拘早晚出师”，仍然有几分要范仲淹出兵之意。朝廷有关西夏战局的决策，狐疑不定，令人啼笑皆非。居然同时接受韩琦和范仲淹完全不同的两种战略战术安排，同意之后又将责任重新推给韩琦、范仲淹等人，要他们再做商议，可见仁宗和朝廷决策班子对西夏战争的复杂态度。既想快速求胜，解除西北边患，扬大国之声威；又生怕战局不利，后果不堪设想。于是，有了上述犹豫徘徊、首鼠两端的做法。
不久，范仲淹对“积极防御”的战略方针有了更为具体的战局安排，归纳起来就是：步步为营，进逼西夏。范仲淹到延州任后，曾多次派遣部将抢占周围军事要点、修建城寨，取得了局部战略上的主动权。范仲淹从上述作战方式中得到充分启发，针对朝廷要求与夏竦、韩琦等再商议的指令，上疏说，敌军散居在岩谷之中，多设堡垒，控守险要，易守难攻。宋朝派遣少量出征军队，不宜深入追击；派遣大量出征军队，行军和军需补给十分困难。即使攻克某处险要堡垒，敌军立即远远避开，宋军依然劳而无功。现在范仲淹的对策是派遣适量军队，修复废弃城寨，步步逼近敌境。这种战术安排的优点是：第一，无须大量军需补给。第二，对敌情朝夕可知。敌军如果聚集军队，我方就坚守壁垒；敌军如果分散军队，我方就可伺机进逼。第三，对敌方形成压境的态势，逼迫其议和归顺。范仲淹前后六次给朝廷上疏，反复陈述，获得朝廷认可。在范仲淹的调度指挥之下，宋军连续修复了承平等十二处城寨，周边百姓相继恢复了农牧业生产，当地局势愈趋平稳。
西夏国主元昊也在与宋朝斗智斗勇。因范仲淹和韩琦的到来，西北前线军事战况发生变化，元昊便试图与宋朝议和，同时有探听北宋虚实的意图。元昊派数路人马来与北宋议和，派遣到延州的是其部将高延德。范仲淹对此事的处理非常的冷静理智。第一，范仲淹不放过任何一次议和的机会，认真接待了使者高延德。第二，范仲淹觉察元昊这次没有议和的诚意，也没有相关的文字表述，范仲淹便不向朝廷汇报此事，避免引起不必要的纷争。第三，范仲淹亲自写信，派遣部属韩周与高延德一起回到西夏，劝导元昊。信中首先回顾了北宋与西夏“有耕无战”友好交往的历史，双方“往来如家，牛马驼羊之产，金银缯帛之货，交受其利”。其次回到眼前交战的残酷现实，“疆事纷起，耕者废耒，织者废杼，边界萧然”，“战守之人，日夜豺虎，竞为吞噬，死伤相枕，哭泣相闻”。范仲淹在信中详细分析了战争的起因和现状。范仲淹说：战争起因一定是有人从中“离间”，说北宋“边城无备，士心不齐，长驱而来，所向必下”。然而，两年战争过去了，西夏确实打了一些胜仗，却“无一城一将愿归大王”。两年以后，战争态势有了改变，宋朝“边上训练渐精，恩威以立，有功必赏，败事必诛，将帅而下，大知纪律，莫不各思奋力效命，争议进兵”。范仲淹最后充分阐述了议和给西夏和元昊带来的利益：保国安民，免除战争灾难，获得北宋物质援助，汉人在西夏效力者无需忧虑中原亲人安危，双方贸易往来、互通有无，等等。范仲淹回信写得不亢不卑，最后正告元昊：“大王从之，则上下同其美利，生民之患几乎息矣；不从，则上下失其美利，生民之患何时而息哉？”范仲淹篇末揭示自己议和的意图说：“某今日之言，非独利于大王，盖以奉君亲之训，救生民之患，合天地之仁而已乎！”（《答赵元昊书》）范仲淹针对西夏的多种斗争手段，灵活采取多样方式应对。范仲淹是北宋文臣中极为少见的精通战略战术的军事家。韩琦和尹洙，从私交角度来说，是范仲淹的知己朋友；从政见角度来说，是范仲淹坚定的政治盟友。他们依然希望范仲淹共同出兵，以增强宋军的进攻实力。主帅夏竦特派尹洙到延州，当面说服范仲淹。尹洙在延州逗留二十天，最终也不能劝说范仲淹出兵，叹息认为：范仲淹这点不如韩琦，韩琦能够将胜负置之度外，果断决策，范仲淹则过于谨慎。范仲淹回答说：“大军出动，关系到千百万人的性命，怎么可以将胜负置之度外？”庆历元年（1041）二月，夏竦做最后一次敦促范仲淹出兵的努力。他向朝廷汇报近期西北前线军事战况后，要求朝廷派遣专门人员监督范仲淹同时出兵，发动对西夏的大规模进攻。朝廷将夏竦这封奏议转给范仲淹，用意依然模棱两可。既是对范仲淹的信任，又期待范仲淹调整部署，随同出兵。
西北前线官员中，支持范仲淹战略部署、反对发动大规模进攻的大有人在，如陕西转运使庞籍、陕西签书经略安抚判官田况等。他们纷纷上疏朝廷，力陈己见，朝廷更加莫衷一是。
庆历元年（1041）二月，元昊率十万大军进攻渭州，逼近怀远城（今宁夏吉县偏城乡）。韩琦认为决战的时间到了，立即赶往前线作军事部署。韩琦命令环庆副总管任福率一万八千士兵绕道敌后，截断夏军归路，等西夏军队回头时再予以截击。之前，不可轻易与敌军交战。韩琦甚至叮嘱说：“如果违背命令，有功劳也要斩首。”
任福率兵在张家堡（今宁夏隆德境内）南遭遇敌军，短兵相接，斩首数百，西夏军队丢弃装备、财务，仓惶逃窜。其实，这是元昊设定的诱敌深入的计谋，前方已经设好埋伏圈，等待宋军自投罗网。任福果然贪功轻敌，完全不顾韩琦的战略部署，也完全忘记了韩琦的一再叮嘱，率部急追。宋军因此脱离了原来的行军路线，粮草不继，将士疲乏，到达好水川（今宁夏隆德城北）时，钻进了西夏军队设置的包围圈。元昊事先在路边放置了一些银白色的泥盒子，进入包围圈的宋军打开盒子，一百多只哨鸽腾空飞起，埋伏在四周山峦之间的西夏十万大军见哨鸽飞出后一起涌出，将宋军分割成三部分，团团围住。好水川一战，宋军阵亡一万余人，主将任福战死疆场。西夏军队乘势大肆抢掠北宋沿边州县，韩琦所派遣的后续部队也全线溃败，西北边防再度全面吃紧。西夏人因此嘲笑宋朝将帅和士兵的无能，说：“夏竦何时耸，韩琦未是奇。满川龙虎辇，犹自说兵机。”
任福违背命令、轻敌冒进，要对这次战败负直接责任。韩琦作为主帅，用人不当，贸然出兵，更应该负主要责任。韩琦回军路上，遇到这次阵亡将士的家属数千人，捧着死者旧衣、提着纸钱，拦路哭泣招魂，他们哭道：“你们过去随韩招讨使出征，今天诏讨使回来而你们却战死了，你们的灵魂不知是否能跟随诏讨使回来啊？”哭声震天动地，韩琦内疚悲泣，驻马不前。范仲淹听说此事后，叹息说：“此时此刻，就不能将胜负置之度外了。”这一战，史称“好水川之战”。
“好水川之战”的结果证明了范仲淹有关西北军事决策的正确性，西北前线岿然不动者只剩下范仲淹统帅的鄜延路。朝廷却依然没有改变主动进攻的决策，或者是决策者认为乘西夏军队大胜骄横之际可以迎头痛击，或者仅仅是决策者力图证明自己决策的正确性而已。朝廷准备采取的具体措施如下：一方面，取消各路行营称号，表示要与西夏议和，向敌人示弱；另一方面，秘密聚集军队，深入讨伐西夏。朝廷将此重任托付给实力保存完整的范仲淹，要求范仲淹考察军队士气和当下形势，“驱策前去，乘机立功”。范仲淹回答说：“大凡胜则乘时鼓勇，败则望风丧气，不须体量，理之常也。”（《长编》卷一三一）当下形势，根本无需考察。范仲淹本来就主张积极防御，宋军大败之余，朝廷居然让范仲淹率部深入讨伐，朝廷决策未免异想天开。范仲淹给朝廷的答复中，坚持步步进逼的战略方针，延州前线依照原定计划修复南安等废寨，其余各路军队也应该务必“持重”，“报国之仇，不可仓促”。朝廷立即接受范仲淹的建议，毕竟仁宗和吕夷简都不是昏聩无能之辈。
范仲淹始终坚持与西夏交往必须军事、外交并重的方针，军事上采取积极防御的策略，外交上寻求两国和解的途径。在“好水川之战”前，韩周作为范仲淹的使者进入西夏，受到西夏友好礼貌的接待。“好水川之战”后，元昊态度转而强横，韩周在西夏逗留四十余天没有结果。元昊另派亲信野利旺荣为使者，携信回复范仲淹。元昊回信中语气骄横傲慢，有许多不恭的言语。范仲淹从顾全大国体面和皇帝尊严的角度出发，录下副本后，当使者面焚烧来信，仅将信末求和的一些言辞，上报朝廷。范仲淹勇于承担责任的做法，违背了专制时代“人臣无外交”的原则，在朝廷引发相当大的争议。副宰相宋庠甚至请求将范仲淹斩首。军政副长官杜衍则认为范仲淹忠心耿耿，本意是为朝廷分忧，不可以过重责罚。宰相吕夷简和宋仁宗都同意这样的处理意见，庆历元年（1041）四月，范仲淹被降为户部员外郎，改知耀州（今陕西耀州）。韩琦也因败战自请处分，降职改知秦州（今甘肃天水）。韩周则成为此事的替罪羊，“坐削官，监通州税”。范仲淹《耀州谢上表》详细解释自己外交努力和焚毁来信的缘由，大致理由如下：第一，不愿将有叛逆语词信件上交，损害朝廷颜面；第二，恐朝廷在特殊时期进退两难；第三，恐落入西夏缓兵之计，耽误宋朝军事部署；第四，朝廷已经同意鄜延路与西夏作议和接触；第五，朝廷以往发布过旨令，要求边臣开封检查外族递交的章表，查看是否有“辞涉悖慢”者；第六，恐信中“悖慢”无礼言辞流传出去，成为“轻薄辈”谈资。况且，自己如此处置，不会妨碍朝廷或大举进攻、或着手和谈两种途径，责任由范仲淹个人承担，留给朝廷的是充分回旋的空间。这应当是最为妥善的处理方式。
范仲淹处处从朝廷大局出发，不顾个人委屈，敢决断，有担当，正是边塞急需的人才。然而，多年的仕途奔波和边塞繁剧的事务，已经严重损害了范仲淹的身体健康。在饶州任职时，范仲淹曾经在接待宾客时当场昏厥，不知人事。在延州时，病情数度发作，强自支撑。这次赴任耀州，“历涉山险”，旅途劳顿，旧病再度发作。范仲淹《乞小郡表》描述病情说：“头目昏昏，食物减少，举动无力，勉强稍难。”不得已，范仲淹曾一度将所有工作都托付给耀州通判。范仲淹此时已经不在重要军事岗位上，所以，请求朝廷准予他调动到一个事务简单的小郡，休养身心。范仲淹表示：如果病情有所好转，“则当再就驱驰”，重回前线，报效朝廷。只不过，前线人才匮乏，军情紧急，朝廷根本不可能给范仲淹以养病的时间。