宋仁宗康定元年（1040）到慶曆二年（1042）期間，西夏皇帝元昊對宋又發動多次大規模的軍事進攻，雙方損失都很大，結果在慶曆四年(1044）訂立和約。史稱慶曆和議。和議規定：元昊取消帝號，接受宋朝冊封；宋方每年給西夏銀7.2萬兩，絹15.3萬匹，茶3萬斤，稱“歲賜”；開放雙方邊境貿易等。慶曆和議訂立後，西北邊境平靜了20多年。
早在宋太宗、真宗時期，已有一些人就提出了變法的主張。宋仁宗天聖三年（1025），范仲淹上書朝廷，主張改革政治。兩年後，范仲淹在應天府掌教書院時，又有《上相府書》，提出同樣的建議，但未被採納。慶曆年間，宋仁宗迫於形勢，責成參知政事范仲淹等人提出改革的意見。慶曆三年（1043）九月，范仲淹向仁宗上了一封《答手詔條陳十事》的奏疏，指出當時的情況是內憂外困，不能不加以改革，並提出十項改革主張，包括整頓吏治、培養人才、發展生產、加強武備等四個方面內容，而以整頓吏治爲中心，以裁減冗官、選拔“賢能”爲整頓吏治的手段。
他認爲有了“賢能”的官吏，就能夠搞好政治，使百姓“各獲安寧，不召禍亂”，緩和社會矛盾。同年，仁宗頒佈了幾道詔令，推行了范仲淹等人的主張，即所謂“慶曆新政”。但變法主張觸犯了一部分官僚地主的利益，一開始便引起保守派的強烈反對，僅僅一年左右，范仲淹等人就相繼被迫離職，變法隨之流產。
慶曆新政失敗後，宋朝嚴重的階級矛盾和民族矛盾並未緩和，積貧積弱的局面仍在向前發展，朝廷內外危機四伏，因而要求改革的呼聲在一度沉寂之後，很快又高漲起來。嘉佑三年（1058年），王安石進京述職，作《上仁宗皇帝言事書》，系統地提出了變法主張，主張對宋初以來的法度進行全盤改革，革除宋朝存在的積弊，扭轉積貧積弱的局勢，建議朝廷改革取士、重視人才，請求立即實現對法度的變革。但沒被仁宗採納。治平四年（1067年），久慕王安石之名的宋神宗即位。
宋神宗希望改變積貧積弱的局面，消除弊病，克服統治危機，遂起用王安石爲江寧知府，旋即詔爲翰林學士兼侍講，非常信任和器重王安石。
熙寧元年（1068年）四月，王安石再次提出全面改革的想法，指出“治國之道，首先要效法先代，革新現有法度”，並勉勵神宗效法堯舜，簡明法制。王安石認爲，北宋國家貧苦的癥結，不在於開支過多，而在於生產過少；農民之所以貧苦和不能從事生產，一方面是由於官僚富豪兼併了大量土地，另一方面是由於政府把繁重的徭役加在農民身上。因此，最好的理財富國之路，是依靠天下所有的勞動力去開發自然資源，是積極開源而不是消極節流。
王安石隨後上《本朝百年無事札子》，闡釋宋初百餘年間太平無事的情況與原因，指出當時危機四伏的社會問題，期望神宗在政治上有所建樹，認爲“大有爲之時，正在今日”。神宗採納王安石的相關主張，並要求其盡心輔佐。
熙寧二年（1069年）二月，宋神宗任命王安石爲參知政事，王安石提出當務之急在於改變風俗、確立法度，提議變法，神宗贊同。爲指導變法的實施，設立制置三司條例司，統籌財政。同年四月，遣人察諸路農田、水利、賦役；七月，立淮浙江湖六路均輸法；九月，立青苗法；十一月，頒農田水利條約。熙寧三年（1070年），頒佈募役法、保甲法。熙寧四年（1071年），頒佈方田均稅法，改革科舉制度；熙寧五年（1072年）三月，頒行市易法。熙寧六年（1073年）七月，頒行免行法。
青苗法內容：在每年二月、五月青黃不接時，由官府給農民貸款、貸糧，每半年取利息二分或三分，分別隨夏秋兩稅歸還。作用：大大增加了政府收入；限制了高利貸對農民的剝削，一定程度上緩和了階級矛盾。侷限：強制農民借貸；利息偏高，農民負擔依然沉重。募役法（又稱免役法）內容：將原來按戶輪流服差役，改爲由官府僱人承擔，不願服差役的民戶則按貧富等級交納一定數量的錢，稱爲免役錢。官僚地主也不例外。作用：農民從勞役中解脫出來，保證了勞動時間，促進生產發展；增加了政府財政收入。侷限：對貧苦人是沉重的負擔。
方田均稅法內容：下令全國清丈土地，覈實土地所有者，並將土地按土質的好壞爲五等，作爲徵收田賦的依據。作用：清丈出大量隱瞞土地，增加了政府收入；部分農民免除賦稅，得到實惠。農田水利法內容：鼓勵墾荒，興修水利，費用由當地住戶按貧富等級高下出資興修水利，也可向州縣政府貸款。
作用：水利工程廣爲修建，保證了灌溉；耕地面積增加，農業生產發展，政府稅收增加。侷限：興修水利數量逐漸成爲官員政績考覈標準，一些地方政府強制百姓修建水利，加重人民負擔。
市易法內容：在東京設置市易務，出錢收購滯銷貨物，市場短缺時再賣出。作用：限制大商人對市場的控制，有利於穩定物價和商品交流，也增加了政府的財政收入。
均輸法內容：設立發運使，掌握東南六路生產情況和政府與宮廷的需要情況，按照“徙貴就賤，用近易遠”的原則，統一收購和運輸。作用：降低國家支出，減輕了納稅戶的額外負擔，限制了富商大賈對市場的操縱和對民衆的盤剝，便利了市民。
強兵之法北宋政府奉行養兵政策，士兵多但良莠不齊；集中軍權、更戍法直接削弱了軍隊戰鬥力。將不識兵、將無常兵、將帥指揮受制太多，其積極性得不到充分發揮。士兵經常換防，缺乏訓練，素質低下。
保甲法內容：將鄉村民戶加以編制，十家爲一保，民戶家有兩丁以上抽一丁爲保丁，農閒時集中，接受軍事訓練。
作用：加強對農村的統治，維護農村社會治安；建立全國性的軍事儲備；節省了大量的訓練費用。
裁兵法內容：整頓廂軍及禁軍，規定士兵五十歲後必須退役。測試士兵，禁軍不合格者改爲廂軍，廂軍不合格者改爲民籍。作用：提高軍隊士兵素質。將兵法（又叫置將法）內容：廢除北宋初年定立的更戍法，用逐漸推廣的辦法，把各路的駐軍分爲若干單位，每單位置將與副將一人，專門負責本單位軍隊的訓練，以提高軍隊素質。作用：改變了兵將分離的局面加強了軍隊戰鬥力
保馬法內容：將原來由政府的牧馬監養馬改爲由保甲民戶養馬。保甲戶自願養馬，可由政府給以監馬或者給錢自行購買，並可以免除部分賦稅。不久廢止，改行民牧制度。作用：馬匹的質量和數量提高；政府節省了大量養馬費用。
軍器監法內容：督製造兵器，嚴格管理，提高武器質量
作用：武器生產量增加，質量也有所改善。
取士之法王安石在進行政治、經濟和軍事體制改革的同時，也非常關注人才的選拔、培養和使用，主要是爲變法造輿論。主要有改革科舉制度、整頓太學、惟才用人這三個具體措施。
改革科舉制度內容：頒佈貢舉法，廢除明經科，而進士科的考試則以經義和策論爲主，增加法科。
作用：把科舉的立足點放在選拔具有經綸濟世之志和真才實學的天平上，擴大考選名額。
整頓太學三舍法：實行分上、中、下三班不同程度進行教學的太學三舍法制度。以學校的平日考覈來取代科舉考試，太學生成績優異者不經過科舉考試可直接爲官；提舉經義局，修撰儒家經典，編纂《三經新義》；設置武學、醫學、律學專科學校，培養專門人才。惟才用人重視對中下級官員的提拔和任用，使許多低級官員和下層士大夫得到發揮才幹的機會。
王安石變法的目的在於富國強兵，藉以扭轉北宋積貧積弱的局勢。然而變法觸犯了保守派的利益，遭到保守派的反對。法令頒行不足一年，圍繞變法，擁護與反對兩派就展開了激烈的論辯及鬥爭，史稱“新舊黨爭”。
御史中丞呂誨控訴王安石變法十大過失，，神宗貶爲地方官，王安石舉薦呂公著代替其職。韓琦上疏規勸神宗停止青苗法，在反對派的巨大壓力下，神宗打算同意，執政曾公亮、陳昇之等乘機附和，王安石雖多方辯駁，神宗仍然認爲應聽取各方面的建議。隨後，王安石稱病在家，繼而請求辭官歸隱。韓絳等規勸，神宗挽留王安石，王安石遂陳數朝廷內外諸官互相依附勾結的情況，進言神宗要不畏流俗，心懷天下。
熙寧四年（1071年），開封百姓爲逃避保甲，，出現自斷手腕現象，知府韓維報告朝廷，王安石認爲施行新政，士大夫尚且爭議紛紛，百姓更容易受到蠱惑。神宗則認爲應聽取百姓之言。
熙寧七年（1074年）春，天大旱，久不雨，朝內外守舊勢力以“天變”爲藉口，又一次掀起對變法的圍攻；免役錢激起羣情洶洶、民心不穩，神宗憂形於色，寢食不安。安上門監鄭俠繪東北《流民圖》以告急文件特進。神宗反覆觀圖，竟夕不眠，認爲“天變”不是小事，是因人事不修所致。
司馬光又上《應詔言朝廷闕失狀》，隨着改革深入，變法最大的支持者宋神宗發生動搖。同年四月，神宗的祖母曹太后和母親高太后亦向神宗哭訴“王安石亂天下”。宋神宗對變法產生懷疑，罷免了王安石的宰相職務，使變法遭受重挫。
熙寧八年（1075年），王安石再次拜相，但已經得不到更多支持，加上變法派內部分裂、宋神宗的動搖，變法很難繼續推行下去。熙寧九年（1076年），王安石長子王雱病故，王安石辭去宰相，從此隱居江寧，法令亦陸續被廢止。
王安石變法的根本目的，是要改變北宋積貧積弱的局面，增強對外防禦，對內彈壓的能力，以鞏固和加強封建統治。從新法次第實施，到新法爲守舊派所廢罷，其間將近十五年。在這十五年中，每項新法在推行後，雖然都不免產生了或大或小的弊端，但是，基本上都能收到一些效果，“富國強兵”的效果是十分顯著的。
元豐八年（1085年），宋神宗去世。宋哲宗即位初，高太后垂簾聽政，起用司馬光爲宰相，新法幾乎全被廢掉，史稱“元祐更化”。元祐元年（1086年），王安石病逝於鐘山。
元祐八年（1093年），在宣仁太后主導下，致力於恢復祖宗舊制，前後歷時九年，支持變法者被稱之爲“元豐黨人”，反對變法者被稱之爲“元祐黨人”。宋哲宗親政後，重新起用變法派，但統治集團內部的鬥爭更加激烈，新法已成爲各派系傾軋的工具。從此宋朝進入了黨爭的泥沼，不可自拔。