道光七年（1827年）六月任陕西按察使、代理布政使，在任一月即调任江宁布政使。等待交接期间，陕南略阳一带发生水灾，遂留陕暂理原职，赴略阳察看灾情，安置受灾百姓，同时还参与了县城移建事宜。
　　道光十年（1830年）秋任湖北布政使，翌年春调任河南布政使，擢东河河道总督。从六月到次年七月，林则徐先后任湖北、河南、江宁布政使。面对关系到河道民生重大问题，决心“破除情面”，“力振因循”，以求“弊除帑节，工固澜安。”为了治理黄河，亲自顶着寒风，步行几百里，对备用的几千个治水商梁秸进行检查，还将沿河地势，水流情况。
　　道光十二年（1832年）二月，调任江苏巡抚。从这一年起到十六年间，他对农业、漕务、水利、救灾、吏治各方面都做出过成绩，尤重提倡新的农耕技术，推广新农具。他在实践活动中认识到：“地力必资人力，土功皆属农功。水道多一分之疏通，即田畴多一分之利赖。”林则徐这种农耕思想，是在实际考察中体验出来的。
　　道光十七年（1837年）正月，升湖广总督。面对湖北境内每到夏季大河常泛滥成灾，林则徐采取有力措施，提出“修防兼重”，使“江汉数千里长堤，安澜普庆，并支河里堤，亦无一处漫口，”对保障江汉沿岸州县的生命财产，做出了不可磨灭的贡献。
　　道光十八年（1838年），鸿胪寺卿黄爵滋上疏主张以死罪严惩吸食者，道光帝令各地督抚各抒己见。林则徐坚决支持黄爵滋的严禁主张，提出六条具体禁烟方案，并率先在湖广实施，成绩卓著。八月，他上奏指出，历年禁烟失败在于不能严禁。警告：“若犹泄泄视之，是使数十年后中原几无可以御敌之兵，且无可以充饷之银。”九月应召进京，在连续八次召见中，力陈禁烟的重要性和禁烟方略。十一月受命为钦差大臣，前往广东禁烟，并节制广东水师，查办海口。
　　道光十九年（1839年）正月抵广州。他会同两广总督邓廷桢等传讯洋商，令外国烟贩限期交出鸦片。采取撤买办工役、封索商馆等正义措施，挫败英国驻华商务监督义律和烟贩的狡赖，收缴英国趸船上的全部鸦片。四月二十二（6月3日）起在虎门海滩销烟，20天中销毁鸦片19179箱、2119袋，共计2376254斤。在此期间，林则徐注意了解外国情况，组织翻译西文书报，供制定对策、办理交涉参考。所译资料，先后辑有《四洲志》、《华事夷言》、《滑达尔各国律例》等，成为中国近代最早介绍外国的文献。为防范外国侵略，林则徐大力整顿海防，积极备战，购置外国大炮加强炮台，搜集外国船炮图样准备仿制。他坚信民心可用，组织地方团练，从沿海渔民、村户中招募水勇，操练教习。七月因义律拒不交出杀害中国村民的英国水手，又不肯具结保证不再夹带鸦片，他下令断绝澳门英商接济。义律诉诸武力，挑起九龙炮战和穿鼻洋海战。林则徐亲赴虎门布防，督师数败英军。十一月遵旨停止中英贸易。十九年十二月实授两广总督。此时他已觉察英国正蓄意发动侵华战争，以所得西方消息五次奏请令沿海各省备战。