赵顼入继大统，赵宋政权的皇权集中制已经巩固，迫切需要改变的，是国家积贫积弱的局面。赵顼不顾一切反对势力的阻推行新法，但他又不愿损害上层既得利益者，结果，负担只有转嫁到下层人民身上。秦观像自熙宁二年（1069年）七月起，王安石提出并推行了一整套新法。这些新法主要分为富国、强兵、改革科举制度三个部分。富国部分包括均输法、青苗法、农田水利法、免役法、方田均税法等。强兵部分包括将兵法、保甲法、保马法等。新的科举制度主张以经义取士，应试者不再考试诗赋、帖经、墨义之类，而以诗、书、易、周礼、礼记为本经，以论语、孟子为兼经，企图改变当朝那种“闭门学作诗赋，及其入官，世事皆所不习”的状况。
新法刚刚实施，很快就遭到朝廷内外一批守旧势力的攻击。他们不仅从新法的内容和效益上提出非难，而且在思想、道德上指责王安石“变祖宗法度”。在朝议纷争面前，赵顼虽曾一度犹豫，但终不为所动。至于学术、道德上的争论，赵顼则讲求道德与功名并重，他对守旧势力反对变法，空言道德，在政治上无所作为的状况甚为反感。在王安石的解释下，赵顼能理解王安石“天变不足惧，人言小足恤，祖宗之法不足守”的主张，并继续支持新政。在王安石与守旧势力的斗争中，赵顼始终支持王安石，甚至不惜罢退了一批非常有名望的大臣，如文彦博和富弼。
熙宁三年（1070年），赵顼进一步提升王安石为同中书门下平章事。王安石居相位，有了更大的权力，于是，农田、水利、青苗、均输、保甲、免役、市易、保马、方田等新法先后颁行天下，变法进入了高潮。赵顼对王安石富国强兵的变法的推行给予大力支持。可以说，如果没有赵顼的支持与配合，王安石要在全国范围内实行变法是不可能的。赵顼的政治抱负和锐意改革的正确决策，保证了变法的成功，这对于改善当时的社会生产条件、增强国力，具有积极的意义。
变法虽然在前一阶段取得了胜利，但守旧势力的攻击并没有停止，特别是随着变法的逐步深入，新法在多方面触犯了享有特权的宗室、外戚、大官僚、大地主、大商人的利益，这股反对力量得到了太皇太后、皇太后和曹皇后的支持。同时，由于新法本身也存在许多缺点，所以也遭到了一些正直的大臣的反对，如苏辙、韩琦、司马光都在反对之列。苏辙原是王安石所引用，任三司条例司检详文字，但他极力阻止青苗法的推行。老臣韩琦也上书抨击青苗法。此外，新法的科举制度也受到反对。与王安石原为好友的司马光，也反对他的新法。赵顼的思想也开始犹疑起来。
保守大臣们反对新法，王安石早有思想准备，但改革派内部的分裂，给王安石的打击是格外沉重的。而这时的赵顼也不像前几年那样对王安石言听计从，有时甚至不重视他的意见。王安石对赵顼慨叹道：“天下事像煮汤，下一把火，接着又泼一勺水，哪还有烧开的时候呢？”
熙宁九年（1076年）春天，王安石因身体有病，屡次要求辞职。同年六月，王安石的儿子壮年而逝，王安石悲痛欲绝，精神受到极大刺激，已无法集中精力过问政事。赵顼只好让王安石辞去相位，出判江宁府。第二年，王安石连江宁府的官衔也辞去了。此后，直到元佑元年（1086年）去世，王安石再也没有回朝。
王安石两次罢相，都是赵顼向守旧势力妥协的结果。赵顼的目的是为了保住自己的皇位，获得大臣和后族的支持，但是他希望通过变法富国强兵的政治目标并没有变。他一边安抚守旧派的大臣，启用曾被罢退降职的旧派人物吕公著、冯京、孙固等，一边坚持改革，以平衡新派、旧派的力量。
苏轼像加图：《二十四史》p493的S1785王安石第二次罢相后的第二年，赵顼改年号为“元丰”，从幕后走到前台，亲自主持变法。然而，变法依旧伴随着反对的声音。失去了王安石，赵顼本就很伤心，现在又要独自面临巨大的压力，不免有些恼火。他决定实行更为强硬的手段来推行新法，严惩反对变法的官员。苏轼不幸成为这次政治斗争的牺牲品。
苏轼是北宋文坛成就卓越的文学家，与父亲苏洵、弟弟苏辙号称“三苏”，其文章为天下所传颂。但这位名满全国的才子在仕途上却颇不得志，在他将近40年的官宦生涯中，有三分之一的时间是在贬谪中度过的。
赵顼依然没有停止改革的进程，经过他的不断努力，宋朝基本建立起了更有利于君主专制的中央集权制，其基本制度一直实行到宋朝末年未再进行大的变动。
赵顼在推行新法的过程中，其富国强兵的总目的与王安石是一致的。但在抑制兼并这一点上，他却没有王安石坚定，赵顼既想增加财政收入，又不愿损害上层既得利益者，最终，负担只有转嫁到下层人民身上。
变法是一条异常艰辛的道路，其间赵顼虽然有过怀疑和动摇，但最终还是坚持了下来。轰轰烈烈的熙宁变法和元丰改制，使政府的财税收入大大增加，扭转了英宗赵曙在位时入不敷出的局面。忧国忧民的神宗赵顼把自己所有的精力和热情都投入到改革之中，为实现富国强兵的目标而努力着。