公元1070年，王安石被任命為宰相，實施變法，史稱「王安石變法」。
王安石在經濟上，推行了均輸法、青苗法、農田水利法、免役法、方田均稅法與市易法；在軍事上，設置了保甲法、裁兵法、置將法、保馬法與軍器監法。此外，王安石也注意到教育的不足，提出了太學三舍法與貢舉法。
變法措施的內容，基本顛覆了宋朝一直以來推行的制度，全國上下感到驚訝，紛紛議論。王安石卻不以為意。他認為，只要變法確實能帶來益處，就不用過度擔心他人的議論，也正因如此，王安石自言自己連天象的變化都不畏懼，連祖宗立下的規矩都不效法，只忠於自己的本心，去做自己認為該做的事。
王安石畫像
王安石的上任，也影響了其他人的仕途。
司馬光等守舊黨，與王安石對時政的認識不同，幾次在朝堂上爭論不休。比如在稅收上，王安石在乎的是讓國庫更為充盈。司馬光則認為讓百姓開源節流才是至關重要的事情。但是，每當兩方針鋒相對，宋神宗都站在王安石這一邊，導致守舊黨越來越不被重視。
加上王安石的態度強硬，將原有的法令盡數更改，守舊黨於是上奏宋神宗，說百姓都討厭王安石制定的新法，請宋神宗收回成命。宋神宗不聽，認為新法推行之初，百姓還不習慣是很正常的事情。
這是王安石變法遇到的第一個波折。
後來，守舊黨的御史中丞呂誨看不下去，認為王安石太過執拗，在擔任宰相之後，把朝政攪得天翻地覆，於是接連兩次彈劾王安石，向宋神宗呈上《論王安石奸詐十事狀》、《論王安石奸詐十事狀第二狀》。
宋神宗接到彈劾之後，覺得呂誨誇大其辭，有陷害王安石的嫌疑，於是駁回。呂誨感到自己不被宋神宗信任，心如死灰，要求辭官，自此離開朝堂，去當地方官了。
王安石急於收穫變法的成果，要求各地官員積極實施新法，向他報告效果。底下的官員為了滿足朝廷的要求，開始鑽法令的漏洞。
比如，免役法的實施，核心是要免除徭役，按民戶等級徵收錢糧，地方政府再用這些錢糧自行募役，實現社會公平。但是，地方官員在收取免役金時，趁機增加了收稅的金額，逼得人們只能多給錢財來免除徭役。
又比如，青苗法的實施，是農民在夏、秋兩季莊稼未成熟時，可以向政府借款，來度過這一段沒有收入的日子，如此一來，可以避免農民向當地豪強借貸。但是，王安石對法令研製不周，借款的利息極高，農民根本負擔不起，地方政府還會在借貸、還貸之餘，藉機向農民索要額外費用。
司馬光畫像
因此，新法實施後，人民生活質量遠低於從前，對政府也感到越來越憤怒。
隨後，王安石變法遇到第二個波折。守舊黨的宰相韓琦、諫官司馬光知道後，跑去找宋神宗，告訴他各地實施新法的情況，並建議宋神宗停止變法。宋神宗聽了，也認為王安石對新法研製不周，可是變法後，朝政的收入確實增加不少，因此宋神宗並不想停止變法。
王安石知道守舊黨向宋神宗告狀後，上章為自己辯護。宋神宗最後因重視王安石，決定不採納韓琦、司馬光的意見，讓王安石自行整頓變法措施。
宋神宗雖然為王安石擋住了守舊派的攻勢，但王安石的親信卻給他帶來更大的打擊。這是王安石所遇到的第三個波折。
王安石從前提拔出來的司法參軍鄭俠，自變法後，被王安石派到光州（今河南光山）管理當地的民、刑案件。任職期間，鄭俠受理許多案子，都與新法有關，深切感受到新法的問題，於是在1072年回京述職時，拜訪王安石，分析新法的缺失。
王安石聽了很不高興，不願再見鄭俠。之後，鄭俠不死心，還是寫了很多信給王安石，希望王安石能整頓新法弊端，王安石一氣之下，將他貶為京城安上門的監門小吏。
鄭俠感到自己無法再說服王安石，畫了一幅「流民圖」，直接求見宋神宗，告訴宋神宗，這些都是自己親眼所見的民間苦狀，絕無欺瞞。
鄭俠《流民圖》局部
宋神宗看到「流民圖」上畫有無數逃亡的流民，不僅攜家帶眷逃難，還有許多酷吏鞭打他們，不禁流下淚來，停止了變法，並將王安石貶為觀文殿大學士。
改革派的參知政事呂惠卿知曉後，跑來勸阻宋神宗，告訴宋神宗，您這麼多年的苦心，好不容易付諸實行，如果只是因為一名狂夫的言論，就把這些新法都廢除，豈不可惜？
宋神宗聽了，極為認同，宣布繼續變法，僅僅廢除了一個方田均稅法，命呂惠卿繼續主持變法事宜。1075年時，宋神宗又想起王安石的好，再度任用王安石。
王安石變法，是中國古代史上繼商鞅變法之後，又一次規模巨大的社會變革運動。變法推行的過程中守舊黨與改革黨的對立，下開北宋長達五十多年的新舊黨爭，對北宋的政治產生巨大的影響。