范仲淹的战略防御，并非单纯或消极的防守措施。他初至延州，便全面检阅军旅，并实行了认真的裁汰和改编。他从士兵和低级军官中提拔了一批猛将，由当地居民间选录了不少民兵；又开展了严格的军事训练。按军阶低高先后出阵的机械临阵体制，也被他取缔，改为根据敌情选择战将的应变战术。在防御工事方面，他采纳种世衡的建议，先在延北筑城；后来又在宋夏交战地带，构筑堡寨。对沿边少数民族居民，则诚心团结，慷慨优惠，严立赏罚公约。这样，鹿延、环庆、泾原等路边防线上，渐渐屹立起一道坚固的屏障。
　　庆历二年(1042年)三月的一天，范仲淹密令长子纯佑和蕃将赵明，率兵偷袭西夏军，夺回了庆州西北的马铺寨。他本人，又随后引军出发。诸将谁也不知道这次行动的目的。当部队快要深入西夏军防地时，他突然发令：就地动工筑城。建筑工具事先已经备好，只用了十天，便筑起一座新城。这便是锲入宋夏夹界间那座著名的孤城——大顺城。西夏不甘失利，派兵来攻，却发现宋军以大顺城为中心，已构成堡寨呼应的坚固战略体系。
　　从大顺城返回庆州的途中，范仲淹觉得如释重负。头年，在延州派种世衡筑青涧城，东北边防已趋稳定。西夏军中私相戒议的话，也传到他的耳朵里。他们说“不能轻易攻取延州了，如今小范老子胸中有数万甲兵，不似大范老子那般好对付”。当前庆州北部的边防，也大体接近巩固。只是他自己的身体，却感到十分疲乏。此刻正是暮春季节，山畔的野花刚刚开放。如果是在江南，早已百花烂漫了。他随口吟起四句诗：“三月二十七，羌山始见花；将军了边事，春老未还家。”
　　转眼又是夏去秋来．范仲淹为了严密防务，不能不赴大顺城等处踏勘。他如今已逾五十四岁，满头白发，在朔风中摇曳，望望天空南飞的大雁，心中有无尽的感慨。深夜失眠，他便挑灯填起词来，一连数阕《渔家傲》，都以相同的四个字开头： 塞下秋来风景异，衡阳雁去无留意。四面边声连角起，千嶂里，长烟落日孤城闭。浊酒一杯家万里，燕然未勒归无计。羌管悠悠霜满地。人不寐，将军白发征夫泪。范仲淹还采取了一些办法来提高军队的战斗力。宋朝皇帝的诏旨中曾规定了各级将领统率军队的数目，若遇敌侵犯，地位低的军官就带军队先行出阵抵御。范仲淹说：“战将不选择适当的人，只以官阶高低作为出阵先后的标准，这是自取失败的办法。”于是，他认真检阅了延州的军队，淘汰了一批怯懦无能的将校，选拔了一批经过战火考验的有才干的人代替他们。他又淘汰老弱，选择18000名合格士兵，把他们分成6部，让每个将领统率3千人，分别予以训练，改变了过去兵将不相识的状况，临战时根据敌军多寡，调遣他们轮流出阵抗敌。