寶元二年（1039年）四月，元昊派人使宋，要求宋朝承認夏國，冊封帝號。仁宗與朝中大臣久議未決，直到六月，才決定削去宋封元昊官爵，備兵征討西夏。十仲春，富弼上《論西夏八事奏》，說西夏來使部從儀物隆盛，言辭傲慢，必是元昊親信大臣，要求朝廷立斬西夏使者，以示朝廷抗禦決計。詔為開封府推官、知諫院。富弼擔負諫官，忠於職守，大膽抨擊時政，多次極言進諫。當時朝廷製止大臣越職言事，富弼借產生日蝕一事，懇請朝廷廣開言路，以為“應天變莫若通下情”，因而消弭了這項禁令。康定元年（1040年）宋夏三川口之戰，因為內侍監軍黃德和臨陣脫逃，導致宋軍大敗，大將劉平被俘，不食而死。黃德和為迴避罪惡，誣告劉平投降，富弼力辯劉平委曲，請朝廷備案檢查。仁宗命文彥博主持審理，終究給劉平昭雪。厥後仁宗任命夏守贇為陝西都總管，又任命內都知王守忠為鈐轄以行管束，富弼當即疏諫，以三川口之戰，監軍掣肘，將權不專乃至遭敗經驗，力請奪職王守忠。為了加強對西夏防務，富弼還建議擴大宰相事權，兼領樞密職，並厚賞西夏來降者，這些建議都被仁宗采取。

至和二年（1055年），授同中書門下平章事、集賢殿大學士，與文彥博同日拜相。宣製之日，士大夫以用人恰當相慶於朝。仁宗曉得後，對歐陽修說： “古之命相，或得諸夢卜，豈若本日情麵如此哉？” 至和三年正月初，仁宗上朝突發風眩之疾，被內侍扶入宮中診治，朝中大臣非常驚駭，群情紛繁，富弼和文彥博擔憂會產生不測風雲，便以在大慶殿設醮為仁宗祈福為名，過夜宮中，隨時扣問仁宗病情。因為富弼、文彥博遇事沉著沉著，“宮內寂然”。厥後富弼還與朝中大臣一道，勸仁宗早立皇嗣，安寧民氣。嘉祐三年（1058年），進昭文館大學士、監修國史。次年，輔弼文彥博遭人彈劾，罷判河南府，富弼又與韓琦為相，共主朝政。富弼為相時，歐陽修為翰林學士、包拯為禦史中丞、胡瑗為侍講，四人天下眾望所歸，士大夫稱為“四真”，即真宰相、真翰林學士、真中丞、真學士。富弼為相六年，不務興革，謹“守典故，行故事，而傅以公議，無容心於其間”，百官各守其職。嘉祐六年（1061年），富弼以丁憂罷相。宋英宗即位後，召為樞密使。兩年後，因腿有病，行走痠軟有力，力請罷去所職，領一閒郡養疾，後被恩準，拜鎮水兵節度使、同中書門下平章事、判揚州，封祁國公，進封鄭國公。

稱疾引退

元豐六年（1083年）八月，富弼在洛陽病逝，享年80歲。死前給神宗上書，說他擺佈多小人，非國度之福。又陳時政之失，封押後交給他的兒子紹庭，還期許神宗以時勢見問。司馬光、範純仁去弔喪，紹庭把這事對他們說了，他們都以為那是遺表，叫紹庭頓時送給神宗。神宗讀後非常哀思，輟朝三日，內出祭文致奠，贈太尉，諡文忠。元祐（1086年～1094年）初，配享神宗廟庭。哲宗禦製碑首“顯忠尚德”，命學士蘇軾撰文雕刻。紹聖（1094～1098年）年間，章惇在朝，說富弼曾反對變法，獲咎神宗，罷去配享資格，靖康（1126年～1127年）初年才規複古典。富弼有奏議12卷、劄子16卷等，著作今存《富鄭公詩集》1卷。