元昊称帝后准备以外国皇帝的身份向宋称臣，当然没有获准，所以他需要对原来的宗主国用兵，迫使大宋承认其独立地位。元昊嗣位后就经常袭扰鄜延、麟府等路，但一直没有引发大战。称帝后元昊策划了几场大战，第一个攻击目标是陕西各路最北端的延州。当时主政陕西的是资政殿学士、振武军节度使、鄜延环庆路经略安抚使范雍，元昊先与他讲和，要求双方都暂不动兵，老范信以为真。康定元年（夏天授礼法延祚三年，公元1040年），元昊快速集结东南面各监军司数万大军进攻，首先用诈降计击败金明砦守将“铁壁相公”李士彬，拔除延州外围据点，然后直扑延州。到此时老范仍然相信元昊只是袭扰要塞，不会违约大举进犯延州，于是把大部队都派出支援其他要塞，城中只有数百军士，现在可就大难临头了。范雍与钤辖内侍卢守勤抱头痛哭，派都监李康伯去跟元昊议和，李康伯宁死不从，坚请决战！范雍只好传檄附近的宋军火速赶来救援。最先接到檄令的是鄜延、环庆副都部署刘平，他本来按范雍的命令去救援土门砦，已率3000骑兵从庆州出发，此时又接到急令连忙回师。
刘平部途中遇到鄜延副都部署石元孙部，两路合兵不及万人，比起元昊的十余万众处于明显劣势。部下认为实力悬殊，劝刘平不要急于进军，但刘平豪气干云：“义士赴人之急，蹈汤火若平地，况国事乎！”毅然率军昼夜兼程赶赴延州。经过数日强行军，刘平部来到三川口（今陕西安塞以东的一个谷口）以西10里处，又与接令前来救援的鄜延都监黄德和、庆州东路都巡检万俟政、延州西路都巡检郭遵部会合，共有万余兵马。下午一个使者跑来对刘平说：“范太尉已经在城门等候，现在天色将晚，怕有奸细混入城中，请将军将部队分批开进，在城门口接收检查。”情急之下刘平不及分辨，听从了使者，将部队分为五十余队准备开进。这时突然发现这人不见了，心知有诈，连忙收队集结为战斗队形，整队前进。刚刚走了5里路，只闻鼓声雷鸣，大批夏军从四面涌出，将刘平重重围困，宋军仓促应战，刘平和元昊隔着五龙川（延河），都摆出偃月阵对峙。元昊兵力占优，首先发起进攻，令步卒渡河来攻。刘平令郭遵和御前忠佐龙卫都虞候兼鄜延巡检王信率骑兵待敌军半渡，从左右钳击。
郭遵和王信都是罕见的猛将，尤其是郭遵，使一套鞭、槊，重90斤，往来冲突，无人能挡，夏军力有不支。元昊在对岸遥望郭遵所向披靡，派出一员骁将指名要与郭遵单挑。郭遵怒吼一声，纵马直入，一鞭敲碎了夏将的脑袋。宋军奋起神威，将渡河的夏军击败，斩首近千级，夏军渡河时又溺死数千。但夏军后续部队又不断渡河前来，宋军发挥弓弩优势，将许多夏军射杀在河中。夏军拿出很多大盾牌掩护着渡河，刘平知道决战的时刻到来了，亲率宋军大部快速冲上与夏军搏击在一起。激战中刘平耳、颈、腿均被流矢所伤，依然身先士卒痛击敌军，夏军又损失数千人，暂时收敛攻势。日暮时，宋军纷纷拿着战利品去向刘平邀功，刘平慌忙道：“战斗正急，功劳先记着，打完仗一起算！”但在元昊的战场上岂容你开这样的玩笑，话音未落，夏军轻骑兵就已经以最快的速度掠来，宋军猝不及防，阵型退却二十余步。黄德和率本部两千余兵在后阵，见前阵退却，连忙策马逃遁！这下宋军大阵溃败，郭遵见大势已去，抱定尽忠之念，一马单骑挥舞大槊杀入敌阵。起初夏军奋力抵抗，被杀得人仰马翻。
元昊急令用铁链重重绞住他，竟被他一把大槊尽皆斫开！元昊又调大批弓箭手对准郭遵猛射，郭遵战甲插满箭簇，依然奋战，最后战马倒地，夏军蜂拥而上将其剁成肉酱，壮烈以身殉国！郭遵死后宋军彻底溃散，不过刘平还是很顽强，让亲兵拔剑遮道，挡住了千余名溃逃的宋军，带着他们渐次退到西南山下，结下七个营寨防御。元昊将这七个营寨团团围定，第二日指挥十万大军合击，千余宋军根本不可能抵抗，刘平、石元孙均被擒。元昊虽然在三川口全歼刘平部，但是也耗费了很多时间，宋军抓紧这宝贵的数天时间，麟州都教练使折继闵、柔远砦主张岊（jié）袭破浪黄、党儿二族，斩其军主敖保。并代钤辖王仲宝带兵直插贺兰谷，在长鸡岭大败夏军守将罗逋，直接威胁到兴庆府的安全。元昊只好全军退却，解除延州之围。
战后黄德和的罪行引起朝野震怒，本来宋朝的刑法最高只能到斩首，已经废除了古代的各种酷刑，但此次特批将黄德和腰斩，以平民愤。刘平和石元孙本来被认为战死，分别被追赠朔方节度使、定难节度使，谥为忠武、忠正，优待家属，但后来石元孙被放归才知两人都被擒，刘平最后死在了兴庆府。作为此战的主将，刘平以八千之众独面夏帝元昊的十余万大兵，有些人认为是不理智的鲁莽行为，但诚如他本人所说：“义士赴人之急，蹈汤火若平地，况国事乎！”我更愿意认为这是一种侠肝义胆的表现。刘平其实不是一介赳赳武夫，而是中过进士的文人，但是他本人武艺也非常高强，又熟读兵书，一直有志于上阵杀敌，在朝中当到侍御史后外放至陕西前线带兵。刘平这样一位文武双全的将军，正是中国传统儒家情怀和武士精神的完美结合，他和勇猛尽忠的郭遵都是中华民族非常值得推崇的形象。
刘平牺牲后他的儿子刘铨被朝廷录用，继承父志，继续镇守陕西，后来在靖康之难中以知怀德军职务殉国，可谓满门忠烈。而石元孙是石守信之孙、石保吉之子，“石家军”一直是顶在他头上的巨大光环。结果此战做了俘虏，多年后被放归，谏院认为他被俘辱国，应该斩首示众，宰相贾昌朝念其父祖功勋免死，屈辱地苟活了数年后死去，石家军的无上荣光也就此湮灭。三川口之战是西夏第一次和宋军的大兵团会战，取得大胜，很多现代人对此津津乐道，又引为宋军“软弱”的论据。然而事实上康定元年的军事行动，还是以夏军的败退结束，刘平、石元孙、郭遵等将正是以自己的忠烈拖住了元昊的主力部队，给友军充分的时间突入夏境，挫败了元昊的整体谋划，他们是应该受到充分尊重的帝国忠臣而不应该被取笑。此战后宋帝国派出了韩琦、夏竦、范仲淹等名将来到陕西主持军务，新的大战又将爆发。