三川口戰役後，宋廷罷免了範雍的職務，重新搭建陝西都部署司的領導班子，任命忠武軍節度使、戶部尚書夏竦爲宣徽南院使、陝西經略安撫招討使，全面主持陝西前線工作，又以益利體量安撫使韓琦爲樞密直學士、陝西都轉運使范仲淹爲龍圖閣直學士作爲副使協助其工作。但韓琦和范仲淹的戰略思想卻大相徑庭，韓琦主張出動大兵深入興、靈討伐元昊，范仲淹主張應該修築堡壘，採取守勢。兩人爭執不下，夏竦擺不平兩位副使，只好讓他們回朝辯論，朝廷也不知如何定奪，最後詔令一面修築堡壘，一面準備主動出兵。
首先是分管鄜延路的范仲淹屢次主動出擊，收復金明砦，並多次成功打擊夏軍重要的要塞和軍工廠，其中兩員小將部署葛懷敏和殿直狄青表現出色。尤其是狄青，後來率大軍討平廣西儂智高起義，成爲北宋唯一一位武夫出身的樞密使。范仲淹又採納簽署定國節度使判官(節度使副祕書長)種世衡的建議，在延州東北200裏處修築青澗城，成爲一個堅實的堡壘，控制了延州北路。元昊派綏州廂主狗兒在青澗城對面修築遮鹿城，結果被范仲淹遣兵馬押監馬懷德率軍擊敗，狗兒將軍戰死。之後鄜延路佔據青澗城，屢敗夏軍，西夏人充分認識到范仲淹的厲害，相互傳誦："無以延州爲意，今小范老子腹中自有數萬甲兵，不比大範老子可欺也。"大範老子指前面的範雍，小范老子即指范仲淹。
主張防守的范仲淹主動出擊取得不錯戰績，韓琦分管的環慶路卻陷入防守。元昊派軍攻破三川砦，進圍鎮戎軍。最後在涇原軍的支援下，環慶軍纔將夏軍擊退。頂住了元昊的第一波攻勢，環慶路開始反擊，趁元昊的精力都放在鎮戎軍方面，韓琦派出環慶部署任福率7000兵，從慶州出發，聲言巡邊，日暮時來到柔遠砦，與當地蕃部宴飲，並戒令任何人不得離席，同時悄悄分派諸將行軍70裏向慶州東北100裏處的西夏堡壘白豹城進發。天明時宋軍有如神兵天降，出現在白豹城下，西夏守軍毫無準備，大驚失色。此時任福也趕至城下親自指揮，旋即攻破城池，收服蕩骨咩等41個部族。白豹城是靈州的屏障，環慶、鄜延兩路可以由此合兵進攻靈州，元昊不敢有失，連忙派兵急救，救兵到時宋軍已經撤走，又派騎兵追擊。任福派神木北路都巡檢範全伏擊，又斬首數百級。任福夜襲白豹城，一戰成名，升爲龍神衛四廂都指揮使、賀州防禦使，成爲夏軍所嫉恨的名將。韓範兩路到陝西后都取得不錯戰績，當時流傳一首歌謠："軍中有一韓，西賊聞之心骨寒。軍中有一範，西賊聞之驚破膽。"
面對一連串的敗績，元昊焦頭爛額，又使出求和的伎倆。范仲淹本主招撫，於是準備談和，但韓琦認爲"無故請和，必定有詐。"要求趁機進攻。爭執不下又提交廷議，結果朝廷詔令韓琦的環慶路準備戰鬥，范仲淹的鄜延路按兵不動，夏竦直轄的涇原路也沒有出兵。果然，慶曆元年二月，夏軍開始襲擾懷遠城(今甘肅平涼)。韓琦忙令諸堡戒嚴，並調鎮戎軍駐軍從後方包抄，選派了18000兵力，由任福率領，涇原駐泊都監桑懌爲先鋒。臨行前，韓琦對任福等面授機宜，要求他們從後方包抄夏軍，一定不能遠離能夠供糧的營寨，如果不便作戰就據險堅守，千萬不能冒進，緩行至羊牧隆城(今寧夏西吉縣)，與駐守的涇州駐泊都監王珪合兵後出擊。任福一口答應，率軍進發。
任福出兵不久，其所部的鎮戎軍西路都巡檢常鼎、同巡檢內侍劉肅就在懷遠砦以南的張家堡遭遇夏軍，夏軍一觸即潰，丟棄不少物資敗去。任福見夏軍敗退，把韓琦的方案忘得一乾二淨，率輕兵猛追，日暮時追至六盤山下的好水川(大致在今寧夏隆德縣以北)，此地離羊牧隆城僅有5裏，已乏食三日，人困馬乏，在川口紮營。其餘各部也漸次趕到，任福與桑懌在川口紮營，鈐轄朱觀、涇州都監武英率另一部在隔山相距5裏的龍落川駐紮，約好第二天合兵繼續追擊。這時他們連續行軍，已經非常疲頓，然而他們並不知道，他們已經墮入了元昊的佯敗誘敵之計。
次日清晨，任福率軍穿過川口，發現道旁有一些銀泥盒，盒中噗嗤作響。任福令人打開盒子，旋即百餘隻白鴿從盒中飛出，盤旋於宋軍上空。這正是元昊放在這裏的信號，元昊坐在山頂，根據白鴿判斷宋軍的位置，以大旗指揮，鐵騎四出，將宋軍團團圍住，竟有十餘萬衆!(白鴿之說據《西夏書事》《長編》稱在此地遇夏軍大陣，不得不接戰。按理說離羊牧隆城僅有5裏時還要停下來紮營的可能性確實不大，白鴿很可能是後人演義出來的故事)此時任福等方知中計，只好全力抵抗。任福先派桑懌抵住夏軍前鋒，自結大陣禦敵。然而不等大陣結成，又有不少伏兵殺出，很多宋軍被趕下山崖，桑懌、劉肅在亂軍中戰死。任福身中十餘箭，部將劉進勸他更換衣甲逃離，任福怒道："吾爲大將，兵敗，以死報國耳!"使一把四刃鐵簡，與其子任懷亮挺身衝入敵陣決鬥。士卒見狀也無不報定盡忠之念，隨任福決死，無一人逃亡，但畢竟寡不敵衆，全部爲國捐軀。
夏軍全殲任福、桑懌部後立即合圍武英、朱觀部，這時羊牧隆城內的王珪也率4500軍出援，在朱觀的大陣以西結陣輔助，韓琦派出的渭州都監趙津也率2200騎趕到。由於這一部完成了陣形，所以夏軍沒有立即衝潰他們。元昊的用兵風格非常堅決，一旦遇到戰機哪怕損失再大也決不放棄，夏軍向宋軍大陣發起了一輪又一輪的自殺式衝鋒，戰鬥極其慘烈。王珪隱約看見任福的旗號還沒有倒，準備出兵去救。軍校猶豫不前，王珪拔劍斬之，向東京方向叩拜道："臣非負國，力不能也，獨有死耳!"策馬殺入敵陣，一條鐵鞭打得彎折，虎口盡裂，殺敵數百，戰馬三次中箭，三次換馬，最後只能步戰，猶殺敵數十，最後中飛矢而死。武英指揮大陣血戰多時，身受重傷，情知必敗，勸參軍事耿傅道："我是武將該死，你是文官，沒有軍責，何須與我們共死?"耿傅聽後更加挺身在前，身中數槍而死。
耿傅在前一天就提醒任福、朱觀要按韓琦的方略持重緩行，任福等不聽，今日果然中伏大敗。夏軍前仆後繼，終於將宋軍東偏步兵陣衝破，整個大陣潰散，主將武英戰歿。朱觀率餘下的千餘士兵緩緩退到附近民兵營砦，藉助民兵弓箭手勉強抵抗，堅持到了涇原部署王仲寶率兵來援，倖免一死。宋軍共陣亡任福等指揮、軍校以上的數百人，士卒六千餘人。元昊又馬不停蹄進攻劉璠堡(今寧夏海原)，范仲淹遣環慶都監劉政率5000精兵救援，由於此前夏軍損失已經很大，於是退回天都山休整。不久元昊又出兵秦州，被曹彬幼子秦鳳路副都部署曹琮擊退。
好水川之戰元昊巧妙的引誘任福墮入其計，雖然代價比敗方更大，但夏竦主政陝西后元昊連遭敗績，此戰終於扳回一局，尤其是誅殺西夏人最嫉恨的名將任福，長出了一口惡氣。西夏太師張元在邊境的界上寺牆上題詩道："夏竦何曾聳，韓琦未足奇。滿川龍虎輩，猶自說兵機。"這裏的"滿川龍虎輩"就是指丟滿山川的宋軍屍體，非常得意。任福雖輕敵冒進，導致全敗，但全軍殉國，也讓朝廷非常感動，追贈武勝軍節度使、侍中，其餘陣亡將領均有追贈。《西夏簡史》稱韓琦、范仲淹因此敗也被貶官。這場大敗也極大的挫傷了宋軍的士氣，所以悲天憫人的范文正公纔會寫出那篇最具悽美傷感情懷的邊塞詞《漁家傲》：
塞下秋來風景異，衡陽雁去無留意。四面邊聲連角起，千嶂裏，長煙落日孤城閉。
濁酒一杯家萬里，燕然未勒歸無計。羌管悠悠霜滿地，人不寐，將軍白髮征夫淚。
