此外，還可以舉出下麵一個事例： 1074年(宋神宗熙寧七年)，當時沈括做河北西路察訪使(察訪案件的使臣)，兼判軍器監(管理兵器製造的官)的時候，宋朝政府為了防禦北方民族的侵襲，下令征用京城附近的民間馬匹。這一措施不僅給人民造成沉重的負擔，同時也是不切實際的。沈括就向政府提出建議，大意說：“北方產馬，所以北方各族人民多善於騎戰，這正和中原武士善於用強弓射擊一樣。現在我們如果舍棄自己所擅長的軍事技能，而勉強使用自己所不熟習的騎兵戰術，怎麼能夠取得勝利呢?”他主張改進武器，以“射遠入堅”為標準，製造射程遠、殺傷力強的強弓利箭，並嚴格訓練士兵，提高射擊技術，以便隨時應戰取勝。他還重新詳定“九軍陣法”(九個軍團合成的陣式)，並且編著了一部《修城法條約》。他一共提出了三十多項關於改良武器和改進戰術的辦法，建議政府采用。
2出使契丹
北宋時期，我國北方境內契丹族建立的遼政權時常侵擾中原。1075年3月，遼派遣使臣蕭禧到宋朝來，要求重新劃定疆界，實際上是想借此要挾宋朝，侵占中原土地。蕭禧非常蠻橫，聲言不達到目的決不回去。宋神宗先派韓縝同他談判，雙方爭執不下，形成僵局。宋朝政府不得已，改派沈括代替韓縝繼續進行談判。沈括先到樞密院查閱了檔案，了解到過去雙方曾經議定疆界的情況。蕭禧堅持要求以黃嵬山(在今山西原平縣西南七十裏)為界，這就比以前議定的疆界線向南麵伸延了三十多裏。這種要求，顯然是無理的。沈括馬上把他所了解到的情況向宋神宗報告，宋神宗聽了非常高興地說：“別的大臣誰也不去追尋當時議界的本末，如果不是沈括，幾乎誤了大事。”於是就命沈括拿著過去議定疆界時所繪的地圖向蕭禧據理力爭。蕭禧自知理屈，推說自己不能作主，要求宋朝派使臣到遼去，繼續談判。宋神宗認為沈括很有外交才能，便把這個任務交給他。當時遼對宋的領土虎視眈眈，誌在必得。沈括在這種形勢之下出使，不僅任務非常重要，而且也是相當危險的。宋神宗對沈括的膽力和才能雖然是信賴的，但是也總還有些替他擔心。沈括臨行之前，宋神宗問他：“如果敵人威脅你，你打算怎麼辦?”沈括毫不遲疑地回答道：“我決定以死力爭，決不使宋朝的土地受到損失。”沈括在出使之前，為了作好充分準備，搜集了幾十件有關劃界的檔案資料，讓隨從人員預先一一熟讀，默記在心。當他到達以後，同遼相楊益戒舉行了談判。不論楊益戒提出什麼問題，沈括都叫隨從立即根據事實加以答辯和駁斥，把楊益戒弄得啞口無言。楊益戒老羞成怒，竟然用威脅的口吻對沈括說：“為了幾裏土地，你們就要同我們斷絕友好關係嗎?”他以為在他的威脅恐嚇下，沈括不敢再堅持下去，一定會讓步的。沈括卻毫不動搖，義正詞嚴的回答道：“現在的問題並不是宋朝要同北朝(指遼)斷絕友好關係，而是北朝不顧信義，威脅宋朝。一旦雙方發生戰爭，宋朝理直，北朝理曲，那時候失理的恐怕不見得是宋朝!”沈括同遼相先後舉行了六次談判，每次談判，遼方都聚集了一千多人旁聽，但是沒有一個人能夠駁倒沈括。最後，遼因為要挾失敗，而又不敢輕易發動戰爭，隻得讓步。沈括勝利而歸。沈括這次出使，不但沒有讓遼達到侵占宋朝土地的目的，而且也使遼知道宋朝朝中有人，不敢再像從前那樣輕視宋朝了。
沈括在出使契丹的時候，還在沿途隨時注意觀察北方的地理形勢。回朝以後，便根據他的觀察所得，製成了一幅《使契丹圖抄》，把遼的山川道路和風俗人情記錄下來，送給政府參考。
3防禦西夏
沈括不但是一個有才智、有膽識的外交家，同時也是一個出色的軍事統帥。公元1080年(宋神宗元豐三年)，沈括任延州(今陝西延安一帶)州官，不久又轉任鄜延路(今陝西延安一帶)經略安撫使，擔任這個地區軍隊的指揮官。陝西是宋朝西北方麵同西夏相鄰的要地。沈括到延州上任後，即積極整頓軍事，防備西夏的侵擾。他為了充實地方武裝力量，鼓勵當地青年練習騎射，凡是成績好的，他都親自斟酒慰勞。當地許多青年人在他的激勵之下，踴躍地參加軍事鍛煉，經過一年多的訓練以後，都掌握了一定的軍事知識和作戰技術。沈括在他們中間選拔了一千多名成績優異的人編入正式軍隊，從而加強了宋朝西北方麵的防禦實力。
當時駐在各地方的軍隊分為衛兵和鎮兵兩部分。衛兵是從中央政府派去的，因此比較受到重視，經常得到政府的賞賜獎勵。而鎮兵卻因為是長期駐守地方的，不能和衛兵享受同等待遇。沈括覺得這種不公平的待遇會直接影響到鎮兵的戰鬥情緒，削弱地方上的防衛力量。因此，他便不避嫌疑，大膽地用朝廷的名義拿出很多錢賞賜鎮兵，事後才向朝廷報告。宋神宗接到這個報告後，認為政府原來頒行的賞賜辦法是錯誤的，如果不是沈括相機變通辦理，一定會影響軍心士氣，所以不但不責備沈括，還特別允許他以後凡是來不及請示朝廷的事情，都可以按情況和需要自行處理。