元符元年（1098年）初，钟传进一步完成会宁关的工事，宋境亦得以向东扩展，穿越天都山，连接平夏城。和永乐城之战一样，西夏军把反击矛头对准最要害的平夏城。
元符元年（1098年）夏，枢密院收到环庆路关于党项人大举动员的报吿。在彻夜的讨论中，曾布衷吿章惇下令前线戒备。
枢密院发出了《划一指挥》共七项，强调弹性防御和各路之间的协调。西夏表面上拜托回鶄使节团转达和平意愿，但宋廷考虑到并不清楚党项人的真正打算，对外交斡旋所起的作用没有寄予厚望。
初冬，枢密院收到泾原路另一份报吿，据一名逃俘所说，一支庞大惊人的西夏军队，为数多达一百五十万，在天都山以北安营，距离没烟峡宋军堡寨仅五十里。其后，有报吿指这支军队沿泾原路边界推进超过十天，动向未明。
正当枢密院衡量党项突然转换攻击目标的可能性，西夏军向平夏城展开空前猛烈的攻势。
西夏进行第二次平夏城之役，是一场组织完善的战役。一如以往，他们在战争中表现出灵活性和高度智慧。梁太后挟着小皇帝李乾顺亲自指挥是次战役，声称动员超过百万大军，实际上只是稍多于三十万，向没烟峡推进。
六路统军嵬名阿埋负责包围平夏城，西寿监军司妹勒都逋则率领拦截部队对付宋朝援军。据蕃将李阿雅布说，这两名西夏监军非常勇悍、能干和精明。
在他们的指挥下，西夏军队同时包围六座新近建成的宋军堡寨，四座在平夏城附近，其余两座在没烟峡，日夜努力不懈地攻击平夏城。
在十三天的包围中，西夏运用了不同战术，包括挖地道、冲绷和楼车。
然而，宋朝的弹性防御战略足以抵销党项的攻击。陕西前沿守军的左右翼即时回应。河东路深入西夏反击，熙河路副经略使王愍则攻击卓罗监军司和右厢监军司，共杀死一千三百名士兵，俘获二万四千头牛只。
在获悉平夏城之围以前，枢密院已命令环庆路派兵一万，内含三千骑，开往泾原路，作为战略预备队，由种谔之子、将官种朴率领。
同时，秦凤路也派遣了数量与之相当的军队。确定党项的目标是平夏城后，开封催促环庆和秦凤两路给予更多支援。一支由副都部署王恩统领的诸路联军在泾原路登场，向平夏城进发。
由于双方都全面动员，一场决定性战役已无可避免。
宋军前沿的第十一和十二将只得二万人，在郭成和折可适的领导下顽强抵抗。他们在城墙上用神臂弓射击和在夜间扰敌。
据王之望所载，当平夏城处于危急存亡之际，泾原路的军官郭祖德，也是郭成的义兄，建议不顾任何代价以解平夏城之围。副都部署王恩和将官姚雄、姚古都一致赞成，但种朴提议延迟反击。
正如种朴所预测，郭成和城内第十一将的四至五千名士兵，造成西夏军大量伤亡。随着天气渐渐转坏，某一晚，党项的楼车遭到强风摧毁。加上西夏军队的口粮已消耗殆尽，看到军队陷于恐慌和无秩序的状态，梁太后痛哭不已，全军在子夜时份撤退。
正当西夏军士气下降之际，姚雄和姚古展开反击，派一支伏兵重创敌军。后来，人们问及这个成功的防御心得时，郭成表示他唯一忧虑是救援部队可能过早到来。种朴和郭成之言，解释了章楶的防御战术原则：大抵战兵在外，则守兵乃敢坚壁。
西夏军撤退不久，章楶下令第十一和十二将以骑兵展开快速反击，并增援郭成和折可适骑兵一万。
他们将部队分成六个纵队，渗入天都山。
受到之前章楶四度越境“浅攻”所欺骗，西夏六路统军嵬名阿埋、西寿监军司妹勒都逋并未预期到宋军骑兵竟然深入攻击。
宋军突然杀到，令正在举行猎后宴会的两位西夏监军束手就擒，俘馘三千余，获牛羊不啻十万。
同时，宋军蕃将李忠杰也组织骑兵渗入剡子山，袭击卓罗监军司的大本营，统军仁多保忠仅以身免。
对于这次辉煌胜利，哲宗赵煦心满意足，接受百官祝贺，并厚赏曾布、章楶以及两位将官。郭成罕有地晋升为雄州防御使，折可适为诧州防御使。
此外，赵煦命令章楶将这两名西夏将领套上伽锁，用囚车送往开封。章楶以两人具情报价值，恳求皇恩大赦，收归旗下。
宋朝的军事胜利带来国际回响，西夏三度请求契丹军事介入。不久，辽朝使者抵达东京开封，促请即时停战。
随着形势转变，辽朝干预宋夏战争的潜在动机表面化起来，宋朝灭掉西夏并不符合辽朝的战略利益。进行正式调停之前，辽使透露这次斡旋乃监于西夏的危急情况，要求和解。
辽廷的有关决策过程没有清楚记录，但据一些零星资料显示，似乎是一个三重政策。
第一，辽朝乎为促使和平实现，密谋对付西夏强硬派。据宋人谍报，辽道宗不单拒绝西夏军事介入的要求，还派使者毒死被视为好战成癖的战争发动者梁太后。结果，李乾顺恢复亲政，主导和平谈判。
第二，辽朝催促宋朝放弃并归还所有占领的土地、堡寨和州军予西夏，休退兵马，还复疆土，以突出辽朝在两国之上的优越地位。
第三，辽朝皇帝似乎运用了武装规劝政策。他在接近宋境代州的地方巡狩。宋朝情报指，辽营距雁门关以北只有五至七里。
针对这样的形势，开封存在两派意见。宰相章惇建议不用理会契丹的调停，无论是战争抑或和平，应由宋朝决定。
枢密使曾布和鄜延路经略使吕惠卿则认为，宋朝应着眼于从西夏身上得到实际利益，不应进一步破坏宋辽关系。
伊始，章惇的建议似乎较具影响力。经过哲宗与章惇、曾布及其余高级官员的广泛讨论，朝廷修正立场。
然而，宋逼澄清辽夏关系有别于宋夏关系，坚持宋是西夏的宗主国。诚如国书所述，辽和西夏是父与子婿的关系，宋和西夏则是统治者与子民的关系。宋朝惩罚子民并不意味着与辽朝对立。
而且，国书宣称所有西夏土地都是由宋太宗和宋真宗授予李继迁的中国领土。所以，如果西夏不打算投降，中国仍保留收回统治权的最终权力。又指出夏人反覆无常的态度，更重要的是，国书道出准备战争作为战略取向，并非宋朝所创。
相反，辽兴宗曾明确地用以对付西夏的侵略，而宋朝只不过仿效前者。
最后，国书承诺谈判。在逗留开封三十五天之后，辽使接受国书而回。同时，宋朝促请西夏呈上谢罪书和交还两名战犯珪布默玛和凌吉讹裕，作为换取和平的必要条件。
在西夏未履行这些要求之前，宋军加快进行横山和天都山的防御工事。
正当西夏兵败平夏城，宋朝全面占据横山和天都山。
东路的鄜延路建筑暖泉寨，距离米脂寨东北四十五里。同时，河东路在黄河西岸建置了四座堡寨，加强对横山的控制。
元符二年（1099年）夏，宋朝动员超过十万大军，十天之内筑成另外八座堡寨。结果，鄜延、河东和麟府三路连成一道新防线，沿横山绵延超过三百里，将党项人驱赶到沙漠地带。
为巩固对新占领地的控制，宋朝在葭芦寨设立晋宁军。此外，环庆路经略司在横山兴建三座重要堡寨外，另于沙漠边缘、距离前西夏韦州监军司仅十里的地方筑了一寨。
同时，泾原路扩张边面，由平夏城以北，伸延到西夏行宫南牟会的原址，设立天都山的指挥部于西安州。
西安州距熙河路通会堡仅五十里，边面连接，而西夏天都山监军司自此失去了所据的地盘。据方勺和韩滤说，占领附近的盐池以后，宋朝每月出产的盐值达十四万钱，足以应付熙河路部份地区的支出。
元符二年（1099年）秋，泾原和熙河两路完成会州及其余三座堡寨的工事，重新确认从兰州经黄河到会州，再沿天都山北峦穿过没烟峡，最后抵达平夏城的领土。此时，西夏遣使谢罪，其谢表用辞谦卑。同年底，双方终于重归和平，宋夏新疆界确立。