西夏政區圖。（網路圖片）
當河西廣大地區為西夏佔有後，元昊對西夏軍隊也花費不少精力進行整治和重新編製。首先，他以黃河為標界，在西夏國內把軍隊劃為左、右兩部廂軍，設十二監軍司，分別命以軍名，規定駐紮地（宋朝也有類似廂軍設置，如同今天的「軍區」)，由此，健全了西夏軍隊的指揮體系。其次，元昊開發了並固定了幾個新兵種：鐵鷂子、擒生軍、衛戍軍，潑喜軍。鐵鷂子又稱「鐵林」，是西夏最精銳的騎兵部隊，此種部隊配以最良的戰馬，最精的盔甲，總人數三千人，分為十隊；擒生軍，是西夏為了在戰爭中俘掠對方百姓專門成立的部隊。
此種部隊為西夏「元創」，人數極多，有十萬之眾；衛戍軍是西夏禁衛軍，共5000人，皆為西夏貴族子弟充任；潑喜軍是「炮兵」，主要在攻城時用拋石機協助進攻，人數最少，才200人。此外，最富於心機、最缺德的元昊軍制，是他特意挑選被俘漢人組成「撞令郎」軍，日後，蒙古人、日本人都採用過此法，以這些「偽軍」為先頭部隊，讓他們沖在本族主力軍隊前面充當炮灰，最大限度減少西夏黨項兵士的傷亡。總而言之，元昊立國之初，西夏總軍力已達50萬人，這還不包括打大仗時從各部落征民為兵的人數。可以講，元昊當國時，西夏全民皆兵。
元昊不僅擁有堅實的軍事後盾，最重要的他還擁有一個主要由漢人組成的智囊團。西夏立國之初，「主謀議」的六個人，除嵬名守全是黨項人，其他均是漢人：張陟、張絳、楊廓、徐敏宗、張文顯。而且，教誘元昊以「大略」侵宋的主心骨也是兩個漢人：張元、吳昊。這兩個人，宋史中只模糊言及二人的家姓，「華州有二生張、吳者，俱困場屋，薄游不得志，聞元昊有意窺中國，遂叛往，以策干之，元昊大悅，日尊寵用事，凡夏國立國規模，入寇方略，多二人教之。」這兩個久試不第的讀書人，自恃胸中文韜武略，本來想投靠宋朝邊境獻計獻策立功名，一直不受重視。氣憤之餘，二人就連袂叛逃，亡入西夏。他們入西夏也頗有戲劇性，二人到達興慶（今銀川)後，天天在一家豪華酒館痛飲歡歌，又在雪白的粉壁上用筆墨大書「張文、吳昊來此飲酒」，被西夏「派出所」便衣發現，連夜抓起，直接押往元昊處。元昊知道此二人不是凡人，便親自審問，怒問二人怎敢犯我名諱。張、吳二生鮮衣華裘，皆一表人才，雖然人被捆成個粽子，兩張嘴仍舊伶牙俐齒：「你連自己姓什麽都不在乎，何必在乎名呢!」一句話，殺人大魔頭元昊大驚失色，正戮中其痛處：唐朝五代直到宋初，元昊一族姓「李」，而後至今，元昊一族姓「趙」，皆是中原王朝的「賜」姓，真是一大瘡疤。於是，親去繩索，好言相謝，三人頓時言語甚歡，張、吳二人成為他侵宋的最重要謀士。
張元、吳昊二人雖是書生，卻熟知中國歷史和軍事戰略，他們力讚元昊進取關右之地，佔領關中，向中原腹地挺進。同時，與遼國聯合，讓契丹人在河北進襲宋朝，最終使宋朝兩面臨敵，「一身二疾，勢難支矣」。這些策略，皆是一劍封喉的毒招，無論哪一招成功，宋朝都會有亡國之憂。「莫道書生空議論，頭顱擲處血斑斑」，張、吳二人，也是中國知識份子中的一種異類。
當時，宋朝在西北的主要負責人，一是涇州知州夏竦，二為延州知州範雍，此二人不僅僅是文職，皆「加兼經略使、步騎軍都總管」，是西北方麵人、財、物、軍一把抓的兩大巨頭。夏竦此人，是力襄宋真宗「天書封祀」中的「五鬼」之一，但此人極富幹才，是一位有遠謀的能吏。對於當時西夏的形勢，他有非常中肯的分析：「（李)繼遷當（宋)太宗時，遁逃窮困，而累歲不能剿滅。先帝（宋真宗)惟戒疆吏，謹烽堠，嚴卒乘，來即逐之，去無追捕。然自靈武陷沒，銀（州)綏（州)割棄以來，假朝廷威靈，其（西夏)所役屬者不過河外小羌耳。況（李)德明、元昊相繼猖獗，以（李)繼遷（之)窮蹙比元昊（之)富實，勢可知也；以先朝（太祖以來)累勝之士較當今關東之兵（宋朝邊軍)，勇怯可知也；以興國習戰之師方（比較)今沿邊未試之將（沒經過大戰陣的宋將)，工拙可知也……若（宋軍)分軍深入，糧糗不支，進則賊避其鋒，退則敵躡其後，老師費糧，深可虞（憂)也。若窮其巢穴（指進擊銀川)，須涉大河，長舟巨艦，非倉促可具。若浮囊挽綆，聯絡而進，我師半濟，賊乘勢掩擊，未知何謀可以捍御!」緊接著，夏竦針對西北邊境形勢，進呈十條建議：
一、教習強弩以為奇兵；二、羈縻屬羌以為藩籬；三、詔唃廝囉父子併力破賊；四、度地形險易遠近、砦柵多少、軍士勇怯，而增減屯兵；五、詔諸路互相應援；六、募土人為兵，州各一二千人，以代東兵；七、增置弓手、壯丁、獵戶以備城守；八、並邊小砦，毋積芻糧，賊攻急，則棄小砦入保大砦，以完兵力；九、關中民坐累若過誤者，許人入粟贖罪，銅一斤為粟五鬥，以贍邊計；十、損並邊冗兵、冗官及減騎軍，以舒饋運。
夏竦人姦，此十條建議都言之鑿鑿，有利有理，「朝廷多採用之」。但是，當時的朝中大臣和邊境將領，「多議征討，反以（夏)竦為怯」。
寶元二年（公元1039年)年底，元昊命西夏軍隊進行試探性進攻，首先攻擊宋朝的保安軍（陝西志丹縣)，不巧的是，保安軍當時的巡檢指揮使狄青善戰，把西夏軍打得潰敗而走，沒有撈得任何便宜（當然，元昊也是聲東擊西，主要是想攻金明寨，進攻保安軍屬於「佯攻」)。狄青，字漢臣，汾州人，由於善騎射，多武藝，他得以在皇家御林軍服役。元昊稱帝后，狄青以「延州指使」的官職被發往邊疆效力。「時偏將屢為所敗，士卒多畏怯。」 「（狄)青行常為先鋒」。四年之間，狄青大小二十五戰，身中八創，「破金湯城，略宥州」，又屠滅叛服無常的歲香、毛奴、尚羅等蕃族部落，很似日後的晚清名將左宗棠，無婦人之仁，有大將之度，恩威並施，敵莫敢犯。狄青打仗，身先士卒，常披散頭髮，面帶一猙獰銅面具，「出入賊中，皆披靡莫敢當」。後來，狄青由經略判官尹洙推薦給負責西北邊事的韓琦、范仲淹，「二人一見奇之，待遇甚厚。」范仲淹親自把自己所研讀的《左氏春秋傳》贈與狄青，勵勸道：「為將不知古今忠義之事，只不過是匹夫之勇。」「（狄)青折節讀書。悉通秦漢以來將師兵法，由是益知名。」日後，皇佑年間，狄青率軍擊破儂智高叛亂，回朝得封樞密使，此是後話，在此不表。
康定元年（公元1040年)開春，元昊自率大軍，以宋朝延州為目的地，揭開了大規模戰爭的序幕。
當時，時任振武軍節度使、延州知州的範雍正在延州。這位範老夫子人品不差，頗有政聲，但兵事方面欠缺遠略深謀。宋真宗死後，供奉「天書」的宏麗宮殿群昭應宮被雷擊起火焚燬，劉太后欲重修，正是範雍抗言：「先朝以此竭天下之力，遽為灰燼，實乃上天懲誡!」終於使宋廷未再勞民傷財。正直歸正直，範老夫子得知元昊西夏大軍要拿自己的延州開刀，「甚懼」，忙上表奏稱：「延州最當賊沖，地闊而砦柵疏（周邊防禦工事少)，近者百裡，遠者二百里，士兵寡弱，又無宿將為用，請益師。」但是，範雍要求增兵的表奏並未引起朝廷重視，不報。
元昊選擇範雍的延州為攻擊目標，並非僅僅因為範老夫子怯懦，而是經過深思熟慮做出的精心佈置。宋夏兩國以橫山為界，東起麟州（今陝西神木)，西到原州（今甘肅鎮原)、渭州（今甘肅平涼)，綿延1000多公里。元昊稱帝后，宋朝在這條邊界線上不斷派軍駐防，經過數次進兵侵擾及試探性進攻，元昊選定延州（今延安)為攻擊目的地，看中的正是鄜州（今陝西富縣)、延州一帶通路暢闊，便於進攻。
首先，元昊展開軍事行動後，又派使人送信於範雍，表示自己要與宋朝議和，老夫子「信之，不設備」。同時，元昊勐攻延州外圍的李士彬所率各部軍事據點。李士彬當時是宋朝的金明都巡檢使，他本人就是黨項族酋長，掌有十八寨近十萬眾的彪悍羌兵，駐紮於延州北面的金明寨。對於這個黨項老敵手，元昊暗殺計、反間計、奇襲計等等全用個遍，一無所成。最後，反倒是「驕兵計」成，西夏軍每逢李士彬交戰，沒打幾下就「潰退」，還高聲叫喚：「鐵壁相公（李士彬的「外號」)來了，我們趕快逃命吧。」如此一來，李士彬頗為自負。同時，元昊還派遣一批又一批黨項部落向李士彬「投降」，面對洶湧而來的黨項人，李士彬自己不好處理，就上報「上級」延州老夫子範雍，要求把這些黨項降人遷居到遠離西北邊境的南方安置。範雍文士，沒有軍事計謀，反想「以夷制夷」，厚賞這些西夏降人，並讓李士彬把他們編入金明寨周圍的各個軍事據點。李士彬不好違背上級命令，只得照辦，等於宋朝的各個砦堡安置了為數眾多的「定時炸彈」。
果然，安排停當後，一聲炮響，元昊諸軍突然發動攻擊，事先詐降的黨項人紛紛而起，金明寨等十餘個延州以外的宋朝軍士據點皆被西夏人佔領，李士彬父子也被擒殺。乘勝優勢，元昊大軍直至延州城下。
範雍肝膽俱裂，一面命人緊閉四城拒守，一面派人帶信急召當時屯守慶州（今甘肅慶陽)的鄜延路副總管劉平和石元孫。劉、石二人聞信蒼猝提兵，直趨土門（今陝西安塞)。然後，這部宋軍未得休息，又經保安、萬安鎮向延州方向馳進。鄜延都監黃德和、巡檢萬俟政以及巡檢郭遵都接到範雍的告急書，也同時往延州方向集結。元昊早已得知宋軍動向，便在三川口（今延安西北)設下埋伏，靜待諸路入套的宋軍。
劉平與諸將會合後，集步騎一萬多人，結陳東行。走了五里，終於遇見嚴陣以待的西夏兵。當時，天下大雪，「平地雪數寸」，兩軍均擺偃月陣，一時相持。很快，西夏軍渡水而前，改為橫陣，宋將郭遵率騎兵蕩陣，「不能入」。劉平指揮宋軍全力壓上，「殺敵百人」，西夏軍退卻。忽然，西夏軍又「蔽盾為陣」，宋軍又發動進攻，「擊卻之，奪盾，殺獲及溺水死者幾千人。」溷戰之中，劉平的脖子和耳朵皆被流矢射穿，血流遍體，乍為小勝，又至日暮時分，宋軍兵校紛紛手持人頭，牽著所繳獲的馬匹擁至劉平面前請賞，劉平忙說：「現在敵人未退，你們各部自己人記下功勞，戰後一定各加重賞。」話音未落，西夏兵忽然又來一拔，「輕兵薄戰」，宋軍稍稍引卻。其實，時前時卻，是對陣交戰雙方軍隊非常常見的事情。關鍵時刻，遠居後陣的宋將黃德和心怯，見前軍小卻，他馬上召集麾下往後狂逃。「眾從之，皆潰」。完全是一時間的從眾心理，本來一直在搏戰中佔上風的宋軍忽然就掉頭一齊往後跑。劉平見狀，馬上派自己的兒子劉宜孫乘馬追趕黃德和，拉住他的馬疆苦勸：「萬望將軍勒兵回擊，併力擊賊，不要再跑。」黃德和不聽，縱馬馳奔而去。劉平無奈，急遣軍校「伏劍遮留士卒，得千餘人。轉斗三日，賊（西夏軍)退還水東。」可見，宋兵此時的戰鬥力仍很頑強。特別是宋將郭遵，獨出奮擊，「期必死，獨出入行間」，手持大槊橫衝直撞，如入無人之境。西夏軍知道此將不可當，派數人在一狹窄處持數條長繩欲攔截郭遵，均為這位勐將揮刀斬斷。最後，西夏特派一股部隊，邊鬥邊佯敗，誘郭遵深入，然後萬箭齊發，才把這位勐將射死。郭遵上陣時所用鐵鑭、槍、槊，有九十多斤重，「其後耕者（農民)得其器於戰處。」宋廷對這位郭將軍非常惲惜，加封其父母，宋仁宗還親自為其年幼四子起名。
劉平率眾退至西南山，「立七柵自固」。半夜，西夏集大兵圍攻，「四出千合擊，絕官軍為二」，苦戰不支，宋軍絕大部分戰死，劉平、石元孫皆為西夏軍生俘。
劉平此人，「剛直任俠，善弓馬，讀書強記」，其父劉漢凝是宋太宗朝功臣。雖出將門，劉平本人進士及第，文武全才，為寇准所知，薦為瀘州刺史，數次擊平當地夷人的反叛。後來，劉平入朝，任監察御史，多次上書言事，得罪了丁謂。恰逢西北有事，丁謂就向當時的宋真宗「極力推薦」劉平，說：「劉平，將家後代，素知兵，派將西北，可以制敵。」趁機把劉平外放。西北任上，劉平竭心盡力，多次鎮壓各蕃族的叛亂，還不停上書獻計，可惜一直未獲採納。三川口敗後，先行逃跑的黃德和竟然反誣劉平率兵降敵，「朝廷發禁兵圍其家」。不久事發，黃德和被判腰斬，宋廷認為劉平已經戰死，追贈他為朔方節度使，謚壯武，「子孫及諸弟皆優遷」。後來，有附降的黨項人來報，稱劉平「在興州未死，生子於賊中」。宋廷還不信。石元孫被西夏放還後，朝廷才知道劉平確實未死。估計老頭子是被元昊好吃好喝養起來，當個高級軍事顧問什麽的。對此，宋廷也未深究，畢竟一直苦戰，沒有功勞也有苦勞。
三川口之戰，西夏雖大勝，但因天降大雪，加之延州城堅，並未能一舉攻克延州。不久，得知其餘幾路西夏軍遇敗，補給又不濟，元昊只得下令退兵。
範雍老夫子也算命好，延州守兵才幾百人，竟然能得以保全。當然，三川口大敗，他不得辭其咎，「左遷戶部侍郎，知安州。」範雍「為治尚恕，好謀而少成」，此類人只宜在朝中當清顯之官，真讓他干實事其實很難。但範夫子「頗知人，善薦士，後多至公卿者」，是位好伯樂。宋朝大將狄青為小校時，一次犯法當斬，正犯在範雍手下。範夫子惜才，「貸之」，饒以不死，成就了狄大將軍日後的千秋萬古英名。
