元丰五年（1082年）二月，沈括以“守安疆界、就副边事有劳”，升为龙图阁学士。四月，西夏打算以金汤城为据点，招兵买马，攻打鄜延。沈括采取声东击西的战术，派副总管曲珍率军两万进军东川，扬言要去攻打葭芦，吸引西夏兵力布防，趁机攻下金汤。接着，沈括又用同样的策略攻下了葭芦。

兵败永乐
　　元丰五年（1082年）五月，沈括与副使种谔奉诏条陈制夏方略，提出进取横山以筑城、以地理优势直接威胁西夏的战略主张，宋廷派给事中徐禧前往鄜延路节制军事，共同申议。七月，沈括建议筑城石堡、种谔提议银州、徐禧主张永乐埭，终定为永乐城。八月，神宗降诏徐禧总领筑城事宜，命沈括将帅府移到边界，以接济军用物资和救援。十四日后筑成，徐禧令景思谊领四千人镇守，率余部返回米脂。

　　九月九日，西夏出兵三十万攻永乐城，曲珍忙报知徐禧，徐禧统兵两万五千往援，令沈括留守米脂。由于兵力相差悬殊，宋军失利，夏军乘胜围城，截断水源，永乐城危在旦夕。沈括率兵一万前去支援，被夏军阻在永定河岸；又羌兵八万袭击绥德，沈括权衡利弊，决定舍永乐而保绥德。种谔因反对筑永乐城遭徐禧排挤，心怀旧恨，遂以守延州为名拒绝出兵解围。九月二十日，永乐城失陷，徐禧、李稷、高永能、李舜举等殉国，折官两百三十人，损兵一万两千有余（永乐城之战），谋取横山的计划宣告失败。

　　沈括作为一路帅臣，在明知永乐城“路险而远、不利协防与救助；且地理位置险要，敌军必争”的情况下，不坚持己见，而选择迎合徐禧，对永乐城之败有不可推卸的责任。

归隐梦溪
　　元丰五年（1082年）十月十七日，宋廷以沈括“议筑永乐城，敌至却应对失当”为由，贬为筠州团练副使，随州安置。沈括到随州后，寓居于法云禅寺，无亲无故，且行动受到很大限制。随州的三年是沈括一生中最忧伤、灰暗的时期，他开始重新审视自己的政治生涯，甚至对从政萌生出一丝“悔意”。

　　元丰八年（1085年）三月，神宗驾崩，太子赵煦继位，是为宋哲宗，大赦天下。沈括也得以内迁，改任秀州团练副使，本州安置、不得签书本州公事。秀州地处江南，毗邻故乡杭州，沈括的心情得以从颓废中好转起来，遂专心于学问，开始整理熙宁九年奉旨编绘的《天下郡县图》。

　　元祐三年（1088年）八月，沈括编订完成《天下郡县图》，被特许到汴京进呈。哲宗赐绢百匹，准许沈括在秀州境内自由行动。

　　元祐四年（1089年）九月，沈括改任朝散郎、守光禄少卿、分司南京，准于外州居住。接到诏命后，沈括就举家搬迁至早年在润州购置的梦溪园，在此隐居，创作《梦溪笔谈》。

　　绍圣二年（1095年），沈括因病辞世，享年六十五岁。

参考资料：

1、徐规、闻人军《沈括前半生考略》，载《仰素集》，279页

2、《宋史》

纪念物

故居
　　镇江市区梦溪园，是北宋时期科学家沈括晚年居住的地方。梦溪园原有面积约十亩左右，园里有岸老堂、萧萧堂、壳轩、深斋、远亭、苍峡亭等建筑，还有一条溪水流经园内。梦溪园是原梦溪园的一部分，于1985年恢复，占地2亩，计2幢建筑。前幢为清代修建的硬山顶平瓦房，坐东朝西，当中设正门入园，门上方嵌有茅以升题写的“梦溪园”大理石横额。后幢为清式厅房，坐北朝南，内有沈括雕像和文字图片、模型、实物，展现了沈括在天文、地理、数学、化学、物理、生物、地质、医学等方面的科研成就。

行星
　　1979年7月1日为了纪念他，中国科学院紫金山天文台将该台在1964年发现的一颗小行星2027命名为沈括。