范仲淹在基层工作的政绩声望，两度上书朝廷所显示出来的眼光胸襟，都已经引起当政者的充分重视，当时的宰相王曾就非常看好范仲淹。天圣六年（1028）十二月，范仲淹居丧期满，来到京城。此时，晏殊也已经回到京城。某次，晏殊向朝廷推荐充任馆职的人选，王曾就说：“你了解范仲淹，为什么不推荐范仲淹而推荐此人？我已经将你这次推荐搁置起来，应该重新推荐范仲淹。”晏殊立即重新起草推荐书，评价范仲淹说：“为学精勤，属文典雅；略分力局，亦着清声。”馆职是文学高选，居官清要，一定要经过推荐、召试等程序，才可以任命。所以，晏殊推荐，首先强调范仲淹的文学才华，其次才称赞其为官的政绩及良好名声。宋代佑文，宋代执政大臣都来自馆职，宋人将获得馆职看作是仕途的终南捷径。范仲淹此次获得推荐，又顺利通过考试，被任命为秘阁校理。范仲淹再入仕途，第一次到京城任职。
天圣年间，掌握朝政决策大权的是垂帘听政的刘太后。真宗晚年多病，皇后刘氏实际上已经操纵了朝政。乾兴元年（1022）二月，仁宗以12岁幼龄登基，刘太后垂帘听政。到了范仲淹任职京城时，仁宗已经18岁，按理说太后该还政于帝了。但是，太后绝无还政之意，且渐渐有违背礼制、飞扬跋扈之态势。部分刚直果敢的士大夫，中流砥柱，时时劝谏或纠正太后，很好地抑制了后妃势力的过分膨胀。天圣七年（1029）十一月，仁宗率百官在会庆殿向皇太后祝寿，范仲淹立即上疏说：“天子有事亲之道，无为臣之礼；有南面之位，无北面之仪。若奉亲于内，行家人礼，可也。今顾与百官同列，亏君体，损主威，不可为后世法。”范仲淹要求内外有别，皇帝可以在内殿给太后祝寿，在外殿皇帝则南面至尊。敢于公然指责太后违制的朝臣寥寥可数，由于议题过分敏感，言者往往遭受政治上的排斥，无法再在京城任职。晏殊以圆滑谨慎著称，得知范仲淹奏疏内容后，非常害怕，担心牵累自己。晏殊便召见范仲淹，当面指责范仲淹轻狂、贪图虚名。范仲淹回答说：“我承蒙您的推荐，经常害怕自己不称职，让您蒙羞。想不到今天会因为忠直的原因得罪了您。”事后，范仲淹又写信给晏殊，洋洋洒洒，再度申诉自己奏章的内容，没有丝毫屈服。范仲淹说自己“信圣人之书，师古人之行，上诚于君，下诚于民”。虽然目前自己“官小禄微”，“俸禄仅三十万”，但是，大约也相当于“二千亩之入”，怎么可以“无功而食”？（《上资政晏侍郎书》）最终，晏殊因惭愧而道歉。范仲淹进而向朝廷再度上疏，直接请求皇太后还政。这是刘太后垂帘听政以来第一个要求其还政的奏疏，范仲淹的勇气和胆量令人瞠目结舌。北宋中期以前的政治环境宽松清明，范仲淹这几封奏疏虽然触怒当政的太后，朝廷却也只能置之不理。得罪当政，当然难以在京城立足，范仲淹于是主动要求离开京都，到外地做官。天圣八年（1030），范仲淹外放为河中府（今山西永济）通判。
范仲淹大约是这一年的六月外放河中府的。天圣八年上半年，范仲淹依然在朝廷供职，留下奏疏《论职田不可罢》和《上时相议制举书》，分别就朝廷所面对的实际问题发表政见。这些问题一直是范仲淹非常关注的问题，他以前的《奏上时务书》和《上执政书》也是围绕着这些问题开展讨论的，即：如何培养储备人才和加强官员队伍建设。当时有罢职田之说，范仲淹要求保留职田以养官吏之廉洁。宋代下层官员“俸禄微薄，全藉职田济赡”，“官吏衣食不足，廉者复浊，何以治化”？制举是朝廷为选拔特殊人才而设置的专门考试，时设时废，不是一项经常性的考试制度。天圣七年，朝廷复设制举科考试，范仲淹《上时相议制举书》因此而作。范仲淹这里讨论了“育材”、“劝学”、“宗经”的相互关系。针对目前“文章柔靡，风俗巧伪，选用之际，常患才难”的现状，范仲淹认为培养人才的前提是鼓励人们好学，好学的宗旨则是宗尚儒家经典，制举考试应该围绕着这样的核心问题而设置。这一次，范仲淹鼓励富弼参加制举试，富弼脱颖而出，仕途上一片光明。《上时相议制举书》作于天圣七年五月，所以，范仲淹是五月以后才离开朝廷的。范仲淹这一阶段针对官吏队伍建设的基本环节发表独到见解，是前期政改思想的具体落实。
此外，这一年的三月，范仲淹还有奏疏，谏朝廷购买陕西木材。当时朝廷正在兴建太一宫、洪福院等，三司估算需要木材四万九千余条，要求朝廷下旨到陕西购买。范仲淹认为不应该大兴土木，破坏百姓生计，应该罢修寺观，减少购买木材的数量，免除陕西的积欠。范仲淹第一次在京城任职，时间只有短短的一年半，关心国计民生的奏议上书不少。在任何岗位上，范仲淹都勇于做事、敢于负责，且具备相应的才能。
通判是宋代的差遣官名，为地方长官的副手。范仲淹在河中府任职时间不到一年，七月份有《减郡县以平差役》奏疏。范仲淹看到当时郡县行政区域划分过多，导致百姓频繁服役，荒废农时。建议朝廷兼并郡县，以利百姓。具体地说，河中府近郊的河西县就可以并入河东县。奏疏中，范仲淹对两县的主户数量和所承担的徭役，有详尽的统计。从这封奏疏中既可以看出范仲淹迅速熟悉当地政务的负责认真的工作态度，也可以看出范仲淹有了京城为官经历之后，为政的眼光更为开阔，立足点更高，从政能力有了相当提高。以前任地方官，范仲淹处理具体政务时，只是关注该地民生福利。对全国性的行政事务，范仲淹更多地停留在思考阶段。在河中府时，范仲淹则从地方具体政务出发，将思维扩散到整个国家，胸襟气度非复旧日。日后“庆历新政”内容之一“减徭役”要求合并郡县，减轻百姓负担，就来源于此。
天圣九年（1031）三月，范仲淹升迁为太常博士，改任陈州（今河南淮阳县）通判。陈州距汴京较近，这次磨勘转官和差遣的改变，都表明当政者越来越看中范仲淹的政治品格，倚重范仲淹的政治才干。陈州任职期间，范仲淹有上朝廷奏疏，批评“内降除官”的做法。宋代官员选任和升迁，都要依据一定的制度。不过，皇帝经常会破坏这些制度，直接从内廷发布旨意，特别选用或升迁某些官员，这在当时被称之为“内降”。范仲淹批评这不是“太平之政”，要求停止这种做法。范仲淹所批评的“内降除官”，应该都出自当时垂帘听政的皇太后旨意。所以，奏疏中才会引唐中宗朝上官婉儿、贺娄氏卖“墨敕斜封官”之事，提醒朝廷注意。据《年谱》记载，范仲淹这一阶段多次上疏朝廷，引唐朝韦后事为戒，“言内降之弊”。这一系列奏疏，矛头始终指向垂帘听政的皇太后。范仲淹即使不在京城任职，此时依然关心朝廷大事，时有所言。范仲淹诸多奏疏所言之事虽然因为种种原因没有得以立即推行实施，却日益引起当政者的注意。已经成年而未亲政的仁宗皇帝，尤其对范仲淹抱有好感，以为范仲淹忠直可信。