从宋哲宗元佑四年（公元1089年）七月到绍圣元年（公元1094年）四月，是苏轼第二次任地方官时期。这五年间，除两度返朝做京官外，他历任杭州、颍州（治所在今安徽阜阳）、扬州、定州（治所在今河北定县）的知州。这又是他在事业上有所建树、文学上有所发展的时期。
杭州。苏轼刚到杭州，面对的是严重灾情。原来这里年初即遭水灾，早稻无法下种；五、六月以来又闹旱灾，刚刚种下的晚稻也收成无望。苏轼一方面请求免去上交的供米，并求赈济；一方面把官米减价出售，使灾情有所缓和。不料第二年夏收前夕，又遭水灾和风灾，灾情“甚于去年”他仍积极组织抢救。水旱之后，瘟疫流行，苏轼筹款在众安桥创置病坊（医院），“多作粥、药剂，遣吏挟医分坊治病，活者甚众”。
他在杭州办的第二件事是疏浚盐桥、茅山两河。这两条河是沟通大运河和钱塘江的要道，把内河航运和海运联成一片。但在涨潮时，海水挟泥沙倒灌，造成河道淤塞。苏轼组织人力在半年时间内疏浚两河，长各达十余里，深八尺以上。为了巩固这一成果，他又采纳部下苏坚的建议，建造堰闸，随潮水涨落或关或开，避免了“淤填”和“涸竭”。（同上）他又采取“以工代赈”的办法进行上述工程，使它与救灾结合起来。
第三件事就是治理西湖了。他在《乞开杭州西湖状》中首先指出西湖的严重形势。十六、七年前他来杭州任通判时，西湖已有十分之二三被“葑合”（被茭白等水草淤满）；这次来杭，发现已“湮塞其半”；如果再过二十年，必将全湖堙没。其次他指出西湖的重要性。它是城中居民食用淡水的水源，又是大运河的水源；即有蓄水、灌溉之功，又能用湖水酿酒，每年国家可得二十万缗酒税，“天下酒税之盛，未有如杭者也”。他经过调查、察访，制定了治湖规划：开掘葑滩，疏浚湖底，并用葑泥在里湖和外湖之间修筑长堤，南起南屏山，北至栖霞岭等山，上建六桥（跨虹、东浦、压堤、望山、锁澜、映波等桥）。长堤的修筑，保证了西湖水利资源的利用，便利交通，又美化湖山景色。他写诗说：“我在钱塘拓湖渌，大堤士女争昌丰。六桥横绝天汉上，北山始与南屏通。忽惊二十五万丈，老葑席卷苍云空。”之后人便称为“苏堤”。“苏堤春晓”成为今天“西湖十景”之一。为了预防西湖堙塞，他计议在湖上造小石塔三五处，禁止在石塔以内的水域种植菱荷茭白之类。不久，建成三座，后来演变成今天着名的“三潭印月”。苏轼说：“我凿西湖还旧观，一眼已尽西南碧”，字里行间充满了喜悦和自慰。
颍州。元佑六年八月，他到颍州任知州。这年冬天，颍州久雪人饥，苏轼又积极设法赈济。他的僚属签判赵令记载当时的情况说：一日苏轼召集部属议事说：“某一夕不寐，念颍人之饥，欲出百余千造炊饼救之”；后又考虑到“细民之困”除了“食”还有“火”，于是筹集“义仓”的积谷和别处的炭薪分发灾民，以救饥寒。后来，他又请得朝廷同意，把一万名维修黄河的河工调来颍州开发沟渠。又与赵令一起，开浚颍州西湖，引来焦陂之水，修筑清河、西湖三闸。但等不到工程完工，他又改知扬州，只好把工程交给赵令督办。
扬州。在赴扬州途中，他“每屏去吏卒，亲入村落，访问父老，皆有忧色”。原来老百姓被“积欠”所困，虽是麦收之期，农民怕官府催还而不敢返乡。后来他一再上书请免积欠，终于获准。消息传来，他正在作《和陶〈饮酒二十首〉》，当即写进了“诏书宽积欠，父老颜色好”的句子，以抒宽慰之情。
在扬州，他得到两块石头：一块绿色，形如冈峦起伏，还有个洞穴直达背面；另一块是玉白色的。他便用水养在盆中。他忽然想到在颍州时，曾梦见一座叫“仇池”的府第；又联想到杜甫的仇池诗，把陕西成州境内的仇池写成一个洞天福地。那么，这块绿石不就是仇池吗？他写《双石》诗说：梦时良是觉时非，汲井埋盆故自痴。但见玉峰横太白，便从鸟道绝峨眉。秋风与作烟云意，晓日令涵草木姿。一点空明是何处？老人真欲住仇池。“玉峰横太白”，雪山横在太白山上，喻指那块玉白色石头；“鸟道绝峨眉”，喻指那块绿色石头。这块石头在“秋风”、“晓日”中依稀呈烟云草木之状，而且中有洞穴，与真正的仇池真是具体而微，越发使诗人要到仇池中去定居了。苏轼把这块石头命名为“仇池石”，以寄托他对世外桃源式处所的向往。
这时的扬州通判是“苏门四学士”之一的晁补之。五月底，天气已热，他去访晁补之。晁补之在书斋里放了一盆白荷花，盆中清泉四溢，顿觉暑意全消。苏轼作《减字木兰花》词，用“满座清微，入袖寒泉不湿衣”来写泉水寒气冷入衣袖；用“雪洒冰麾，散落佳人白玉肌”来写白荷花的洁白，似雪如冰，令人清凉。词表现了他善譬巧喻，体物入微的艺术才能。
苏轼在扬州只有半年，他又被召进京了，所以没有留下更多的作品。这两首有关盆景的诗词反映了他当时创作的一些情况。
他到京后，参与郊祀大典，进官端明殿学士、翰林侍读学士、礼部尚书，这是苏轼一生最高的官位。当时苏辙是左仆射兼门下侍郎（宰相之一），兄弟俩都居要职。但是，无休无止的内部党争，又使苏轼不安于朝，出知定州。这一回，是他最后一次做地方官了。
定州。元佑八年（公元1093年），苏轼到定州。定州地处与辽交界的边缘地区，苏轼十分注意防务。他从两方面着手。一是整顿官军。当时边军将骄兵惰，训练不良，纪律松弛，前任知州不敢过问。苏轼坚决惩办了贪污军饷的将领，严禁赌博酗酒，加强操练，亲自主持检阅。二是整顿民兵。他恢复了原先行之有效的“弓箭社”，利用当地人民守土保境的斗争经验和“以战斗为生”的习俗，计划整编一支三万人的民兵武装（官军二万五千人），在物质上给以优待，使其配合官军防务。这样，“进取深入，交锋两阵，犹当杂用禁旅（官军）；至于平日保境，备御小寇，即须专用极边土人”，增强了军事力量。
苏轼在果断地整顿武备的同时，他的心情却是忐忑不安的。虽然他还不知道定州是他一生实际任职的终点，但确已预感到一场政治风暴已向他无情地袭来。因此，他在作品中常常抒写急流勇退、归隐故乡的愿望。他在定州又得到一块太行山的佳石，乌亮的颜色夹着白色的纹理，“画师争摹雪浪势，天工不见雷斧痕”，纹理犹如雪浪，不经人工斧凿而是天然形成，因命名为“雪浪石”，并把自己的书斋取名“雪浪斋”。他借雪浪石发抒思乡之情：这雪浪石象是四川都江堰，但周围没有同乡和我一起来品评它，只能独自赏玩。