西夏与辽国最初是一种同盟的关系。西夏曾一度承认辽国宗主国的地位，依仗辽国的支持，在宋朝边境大举入侵。辽国则趁西夏与宋朝交战的时刻，陈兵边境，勒索宋朝，获取更大的利益。随着西夏国力的膨胀，元昊便逐渐疏离辽国，更渴望取得一种分庭抗礼的地位。辽国当然不能容忍再出现一个强大的邻国，与西夏关系走向破裂。庆历四年，辽国一方面反对宋朝与西夏议和，一方面开始聚集大军，对西夏进行军事威胁。辽、夏为争夺边境领土和少数民族部落，爆发了系列战争。在情报资讯不发达的时代，范仲淹开始并不明了西夏与辽国之间关系和形势的转变，对辽国、西夏最近的言行和军事行动保持高度警惕性。范仲淹对仁宗分析说：据收到的情报，“契丹大发兵马，讨伐呆儿族并夹山部落，及称亦与元昊兵马相杀。又报元昊亦已点集左厢军马。既是二国举动，必有大事”。范仲淹提出质疑说：夹山等蕃部小族，值得两国各发大军攻讨吗？“此可疑一也。”元昊向来依仗契丹侵凌中原，现在没有重大缘故，为什么要与契丹举兵厮杀？“此可疑二也。”自古圣贤都认为敌人没有信用，现在朝廷倾向于相信辽、夏交恶的说法，这可取吗？“此可疑三也。”辽与夏多次侵凌中原，勒索钱财，不顾盟约。如果“盟信可保”，何至于出现当前的局面？“此可疑四也。”河东数年地震，是边境有警的征兆。两国聚集大军于此处，“此可疑五也。”据情报报道，契丹多次派遣使臣打探南山等地的道路地形，“此可疑六也。”据此分析，范仲淹提出三“大可忧”。第一，二国不守盟信，发大军突袭，“河东军马不多，名将极少，众寡不敌，谁敢决战”？第二，契丹擅长攻城，据情报报道，契丹准备了大量攻城的战具，西夏则无城可攻。如果攻入宋朝，“并攻三两城，破而屠之，则其余诸城乘风可下”。第三，这次不入侵，骗取宋朝信任，“徐为后举之策”。范仲淹因此要求二府大臣尽快商议，讨论“河东御捍之策”（《长编》卷一五○）。范仲淹的种种分析和忧虑，事后被证明是多余的。在北宋军事实力处于弱势的背景下，对边患的忧虑更加充分一些，是非常有必要的，常备不患。正因为范仲淹等庆历大臣的思虑周详、眼光深远，才保证了宋朝边境的持久安宁。上述诸种分析和忧虑，正是范仲淹离开朝廷、再度前往边疆的现实背景。
正如前言，朝廷采纳枢密院集体意见，分派富弼负责东北边务，范仲淹再次回到自己熟悉的西北边境。范仲淹应该是庆历四年八月离开朝廷。赴任途中，范仲淹路过郑州，见到退休后在此闲居的前宰相吕夷简。吕夷简便问范仲淹：“为什么突然离开朝廷？”范仲淹回答说：“暂时离开朝廷，去打理边疆事务。等事情料理完毕，就回朝廷。”吕夷简说：“料理西北边疆事务，也是在朝廷更加方便。你这次是自投陷阱，怎么可能再回到朝廷？”吕夷简精通官场勾心斗角之术，一针见血点明关键之所在，范仲淹听完也是一阵发愣。换句话说，范仲淹明白吕夷简说的完全正确。仁宗能够同意范仲淹离开朝廷，就是内心的疑忌在作怪。如果范仲淹还在朝廷，发生事情可以随时解释，同时也不给他人进谗言的机会。宋代采取二府班子集体进见皇帝的制度，极少有个人面见皇帝、独进谗言的时机。范仲淹光明磊落、正直无私，躲在阴暗角落的小人就无法公开上奏章弹劾范仲淹。所以，只要范仲淹在朝廷，政敌很难捕捉到攻击范仲淹的机会，只能煽阴风、点鬼火，对皇帝的影响相对间接。况且，仁宗与范仲淹交往、合作很长时间，曾对范仲淹非常信任和依赖，多少会有一些个人情感或情面。只要范仲淹在眼前，仁宗也很难突然变脸或翻脸。范仲淹离开之后，上述情景就要发生很大的转变，仁宗既没有当面却不开的情面，范仲淹又给了政敌随时诽谤他的机会，独裁君主内心的疑忌就会迅速膨胀，发展成为牢不可动摇的偏见。这就是吕夷简这番话点明的实质之所在，范仲淹也体会到这层含义。不过，为时已晚，范仲淹政治生命的高潮期已经过去。
吕夷简当年为了稳固自己的权势，保护自己的既得利益，曾经打压过政治上的新锐范仲淹。后来，为了国家的安全和边塞的安宁，吕夷简又大力支持重用范仲淹，力挺范仲淹在西北前线的诸多作为。等到离开宰相位置、年老退休时，吕夷简也反省自己在宰相位置上的作为，对自己的平庸保守、时有私心有相当的忏悔意识。闲居郑州的吕夷简，以超脱的身份，从百姓和国家的角度考虑问题，为范仲淹离开朝廷而惋惜，范仲淹充分领悟到老宰相的这一番情谊，在郑州与吕夷简相聚终日，相谈甚欢。就在这一年的九月十日，即范仲淹见过吕夷简后不到一个月时间，吕夷简就因病去世。当时范仲淹已经到达边塞，闻讯后作《祭吕相公文》，说：“得公遗书，适在边土。就哭不逮，追想无穷。心存目断，千里悲风。”表现出发自内心的一份沉痛悼念。这就是范仲淹等一代政治伟人的风范，不计较个人得失，胸襟极其博大。范仲淹生平好友欧阳修在范仲淹去世后作《范公神道碑铭》，就叙述了吕夷简和范仲淹后来在政治上的相互支持。范仲淹的儿子范纯仁等却非常不以为然，在镌刻这篇碑铭时，删去一段文字：“及吕公复相，公亦再被起用，于是两公欢然相约，戮力平贼。天下之士皆以此多二公。”欧阳修知道文字被删后，非常生气，认为范纯仁等不理解其父亲的胸襟，正好是贬低了自己的父亲。朱熹对这件事有一段很好的评说：“范公平日胸襟豁达，毅然以天下国家为己任。既为吕公而出，岂复更有匿怨之意？况公尝自谓平生无怨恶于一人，此言尤可验。忠宣（范纯仁）固是贤者，然其规模广狭，与乃翁不能无间。意谓前日正排申公，今日若与之解仇，前后似不相应，故讳言之。却不知乃翁心事，政不如此。” 〔1〕
范仲淹这次赴边，挟宰辅身份之重，朝廷给予充分支持。庆历四年七月，当时范仲淹还没有离开京城，朝廷就“降空名宣头百道”，专门为范仲淹预备，让他奖赏有功将士。“空名宣头”是空白的诏令，届时内容就随范仲淹填写。八月，范仲淹启程时又推荐进士张挺“有武力胆略，乞补三班差使殿侍，为随行指使”，立即获得朝廷同意。不久，范仲淹再次请求让“泾原路参谋郭固随行，教习军阵”，同样获得朝廷认可。（均见《长编》卷一五一）然而，这时候宋、夏议和进入最后阶段，边塞非常平静，这与范仲淹第一次赴边时狼烟四起、战火弥漫的形势完全不同。这时，范仲淹能够处理的都是一些琐碎小事。如，庆历四年十月二十二日（庚戌），范仲淹向朝廷报告：努玛族太尉香布率十八位族人归顺宋朝，朝廷给他们各封官爵；二十四日（壬子），范仲淹建议朝廷招收麟州、府州周边嘉舒、克顺等七族，免除边患隐忧，朝廷认为元昊已进誓表，不必要多此一举，范仲淹认可朝廷的决断。范仲淹又弹劾河东转运使刘京私人从事商业贸易，骚扰百姓，刘京被罢免。以往士兵因官吏酷刻被逼为盗贼的，范仲淹出榜昭示：限一个月内到官府自首，不予问罪处罚，重新归队。此外，范仲淹免除部分贫穷逃亡百姓的赋税，诱导他们回家耕种，重新从事农业生产。于是，当地的盗贼、流民大大减少，社会秩序迅速好转。当时，朝廷为了整顿所发行的钱帛，下令停止使用大铁钱，由于措施过于突然，并州百姓十分恐慌，他们在贸易中所得的大铁钱就必须废弃，纷纷向范仲淹申诉。军队将士以往的军饷也是大铁钱，将士们高声吵闹说：“朝廷发给我们的，为什么不能用？”范仲淹敢于担当责任，立即下令恢复大铁钱的使用。范仲淹担心在他管辖范围内的其他州郡也发生类似情况，赶紧逐处发榜，告谕军民，稳定民心军心。这就是范仲淹在政务方面做的比较大的事情了。
范仲淹这时候做的另一件比较大的事就是增修城寨碉堡，尽可能收取宋朝原有辖地，加强宋朝防线。因为与西夏和议已成，现在收取的土地都是西夏无心顾及、战争中荒废的，修筑城堡也是为了保护当地生产，没有以往的步步进逼目的。范仲淹向朝廷进言说：麟州和府州两地之间“山川回环五六百里”，旧时是汉人、蕃人的耕耘土地，战争时期被西夏所掳掠，现在还有三千多户人家散居这一地带。从前只是修建麟州、府州交通要道上的堡寨，其余地区无城寨可守，百姓也不敢恢复生产。范仲淹建议麟、府二州重新修建必要的城寨，招集散落的蕃、汉人户，恢复生产，招募当地土兵，减少派遣的戍兵数量。这些举动，从长远来看也有利于边塞防守。张亢是范仲淹当年最喜爱的西北前线智勇双全的将领之一，曾执行范仲淹“步步进逼”方针修筑过许多堡寨，范仲淹建议由张亢主持这项工作，获得朝廷同意。河东经略安抚缘边招讨使明镐反对这项工程，多次下令张亢停止修建城寨。张亢置所有命令而不顾，加紧城堡修建，工程结束后上章自我弹劾，朝廷也就没有追究张亢抗命的罪责。这项工程的作用非常明显，“蕃、汉归者数千户，岁减戍兵万人，河外遂安”（《长编》卷一五二）。直到皇祐年间韩琦经略河东来到此地，视察了当地的堡寨位置及其修建之后，还对张亢的远大战略目光表示钦佩。
范仲淹主张修建的又一处重要军事要垒是细腰城。在环庆路和泾原路之间居住着诸多羌族部落，其中最大的部落有明珠、灭藏、康奴三族，向来不服宋朝管制，与西夏相互呼应。范仲淹建议在三大部落与西夏交通要道上修建细腰城，阻断他们之间的联络。获得朝廷同意后，范仲淹命知环州种世衡和知原州蒋偕共同主持这项工程。当时种世衡已经卧病在床，接到命令后立即率兵前往细腰城与蒋偕会合。他们命令士兵日夜修筑城墙，又设宴款待三族部落酋长，对他们说：朝廷在这里修筑城寨，是为了帮助你们抵御外来入侵之敌的。这次修筑城寨出其不意，三族又失去了西夏的支援，只能坐视细腰城落成。细腰城修筑完工，种世衡就因病去世了。范仲淹进而命令蒋偕在大虫巉修建堡垒，围困羌族部落。在修建此处堡垒期间，明珠等部落发动袭击，蒋偕从小道逃跑。蒋偕请求戴罪立功，获得同意后，蒋偕率兵再次前去，最终完成堡垒修建，而且活捉了主要部落的酋长。
边塞即使在和平时期也有许多小摩擦、小冲突，对峙的双方总是在抢夺防守或进攻的主动权。范仲淹显然没有认为和议签署就万事大吉，依然兢兢业业经营宋朝边境防线。事实证明，宋朝与西夏的和议并不牢固，仁宗朝以后又多次发生战争。范仲淹的系列作为有深远的战略战术意义。
边塞战争，敌我双方拉锯，大量土地抛荒。或者朝廷明令禁止耕种，以免为敌所用。相对和平时期，恢复当地生产为第一要务，范仲淹在这方面有大量作为。代郡（今河北、山西一带）周围地区，这样废弃的土地尤其广袤，当年欧阳修出使当地，曾经建议朝廷废除禁令，允许百姓耕种。因边境将帅意见不一致，欧阳修的建议没有得到贯彻落实。范仲淹到前线主持大局之后，屡次向朝廷上疏，要求落实欧阳修的建议。后来，仅仅岢岚（今属山西）境内的荒废土地得到耕种，边塞的粮食就非常充足了，可见边塞恢复生产大有可为。
这段时间，范仲淹与后来成名的著名文学家曾巩的一些交往值得一提。曾巩比范仲淹小30岁，直到仁宗嘉祐二年（1057）范仲淹去世后才考取进士，同年进士还有苏轼兄弟。后曾巩与苏轼兄弟皆以其文学成就名列“唐宋八大家”。庆历年间，曾巩曾经到京城参加礼部考试，未第。大约就在这期间，曾巩结识了范仲淹。曾巩此时尚未成名，贫病交加，范仲淹却非常欣赏曾巩的才华，将其收归门下。以宰辅之尊，主动奖掖年轻晚辈，曾巩极其感激，有《上范资政书》。信中表达了对范仲淹人品道德、事业功绩的极端仰慕，当时士人渴望名列范仲淹门下者“众矣”，“巩不敢为之，不意阁下欲收之而教焉，而辱召之”。曾巩的喜悦是由衷的，“故进于门下，而因自叙其所愿与所志，以献左右” 〔2〕 。“庆历新政”失败后，曾巩有系列诗文作品表达自己的不平和愤慨之情。范仲淹到邠州以后，托人给在数千里之外南丰（今属江西）的曾巩带去绢匹和书信，安慰处于贫寒困窘境地的曾巩，曾巩更是感动之极，《答范资政书》说：“拜别期年之间，相去数千里之远，不意阁下犹记其人，而不为年辈、爵德之间，有以存之。此盖阁下乐得天下之英材，异于世俗之常见。而如巩者，亦不欲弃之，故以及此。幸甚！幸甚！” 〔3〕 范仲淹为国家、为朝廷、为社会延揽和培养人才之热情可见一斑。