治平元年(1064年)，进封颍王。治平三年(1066年)十二月，被立为皇太子。治平四年(1067年)正月继位。即位不久即召王安石推行变法，史称熙宁变法。熙宁变法期间先后颁布实行了均输法、青苗法、农田水利法等，军事上出兵西北、拓地五州。变法虽取得一定成果，但守旧派对变法的攻击一直存在，神宗摇摆于新旧势力之间，但坚持变革的决心不变。元丰八年(1085年)神宗去世，谥号为英文烈武圣孝皇帝，葬于永裕陵。
主要成就
政治
在政治上神宗还是勉力维持新政局面的。在王安石第一次罢相后，守旧势力以为时事将有大变。神宗却明确下诏说明新法“间有未安，考察修完，期底至当。士大夫其务奉承之，以称朕意。无或狃于故常，以戾吾法。敢有弗率，必罚而不赦”。王安石第二次罢相后，终神宗朝，除方田法罢废及部分新法条文被稍作调整外，新法基本上得以贯彻执行。神宗对在外地任职的王安石也多有关照，如公元熙宁十年(1077年)以王安石为集禧观使;元丰元年(1078年)以王安石为尚书左仆射、舒国公、集禧观使;元丰三年(1080年)改制，则以王安石为特进，改封荆国公。
元丰元年(1078年)，神宗亲自主持改制，希望在保持新法既得成果的基础上，在某些方面使改革有所推进。他绕开容易引起争论的理财问题，而把注意力放在整顿冗官和强化军兵保甲问题上。冗官冗费是宋朝官僚政治的毒瘤，宋初，太祖、太宗二朝为了加强皇权，广授官职以分宰相和省、部、寺、监之权，授官制度复杂，有官、职、差遣之分，造成机构重叠，闲官冗费等弊端。元丰三年(1080年)八月，神宗正式启动官制改革，他首先从积弊最深的差遣制度入手，诏令撤销只领空名的官职，原作为虚职的省、部、寺、监各官皆实际任事。并采用旧文散官的名称编成官阶，作为官员俸禄及升降的品阶标准。元丰五年(1082年)，以《唐六典》为蓝本，颁行三省、枢密、六部新官制。元丰年间中央官制的改革，虽然局限性很大，但表现了神宗维持新政，继续改革的心愿，在一定程度上改变了宋初以来混乱的官僚体制，奠定了北宋后期和南宋中央官制的基本构架。
经济
熙宁变法使得宋王朝又重新恢复了生机与活力。新法的实行，大大增加了国家的财政收入，社会生产力有了巨大发展，垦田面积大幅度增加，全国高达七亿亩耕地，单位面积产量普遍提高，多种矿产品产量为汉代、唐中叶的数倍至数十倍，城镇商品经济取得了空前发展。宋朝军队的战斗力也有明显提高。
文化
宋代经济的发展为编纂《通鉴》提供客观的条件。赵宋王朝建立后，经济得到迅速发展，伴随着经济发展的是文化事业的发达，加之宋王朝实行“右文”政策。雕版印刷术的普及，造纸术的进一步改进，对文化的发展起着推波助澜的作用。北宋初期，先后编成了《太平御览》《太平广记》《文苑英华》《册府元龟》四大部书，就是宋代“右文”政策结出的硕果，又是宋代文化发展的标志。龙图阁和天章阁分别是度藏太宗、真宗著作的地方，也藏有不少典籍。仅崇文院藏书，据仁宗时修成的《崇文总目》记载，就有书籍30669卷，可谓当时全国最大的图书馆。这就从资料上为书局编书提供了保证。书局迁到洛阳后，神宗又以颍邸旧书2400卷赐予司马光，并为《通鉴》作序。
民族
开发湘西
今湖南西部及其边临地区为宋代少数民族聚居地区，原设羁縻州数十，北部称北江，南部称南江，合称两江，由荆湖北路的辰州(今湖南沅陵)管辖。熙宁五年(1072年)闰七月，王安石派新法主将章惇以察访荆湖北路常平等事为名开发两江地区。同年十一月首先开发荆湖南路的梅山地区(今新化、安化、武冈地区)，设新化县，次年又于临近地区设安化县(今安化东南)。熙宁七年开发南江，设沅州(今芷江)及卢阳县(州治，今芷江)，后又设黔阳县(今洪江市西北黔城)。熙宁九年，北江也得到开发，以后又在湘西陆续设置县、镇、寨，湘西地区逐渐得到开发。
经略熙河
王韶曾上书称：“欲取西夏，当先复河湟。”熙宁四年(1071年)八月，设洮河安抚司，以王韶为长官。次年五月又设通远军(今甘肃陇西)，王韶兼任知军，经略河湟地区，得到王安石的全力支持。八月，占领武胜军，改名镇洮军。十月，升为熙州(今临洮)，并设熙河路经略安抚使司，王韶为长官兼知熙州，本路所辖州、军，其时河、岷、洮三州尚未占有。次年三月占河州(今临夏市)，军行近两月，千八百里，又占宕(今宕昌)、岷(今岷县)、叠(今迭部)、洮(今临潭)等州，宋复设河、岷、洮州，其余改为城、寨。熙河路辖区终于全部占有，对西夏起到了抑制作用。
军事
宋越战争
交趾位于今越南北方地区，自仁宗末期以来，就时时侵扰宋朝边境。熙宁八年(越南大宁四年，1075年)九月，交趾军攻占宋古万寨(今广西扶绥西北)，十一月又大举进攻，水路渡海攻占廉州(今合浦)、钦州;陆路于次年正月攻占邕州(今南宁)。熙宁九年(越南大宁五年，1076年)二月，宋任命郭逵、燕达统兵5万号称10万进行反击，失地相继收复。同年十二月十一日，宋军攻入交趾境内，击败交趾的象阵，交趾军溃逃，宋军攻占门州(今越南同登)。宋军从山间小道直插富良江(今红河)，离交州(今河内)30里，交趾将舰船全部聚集南岸，宋军无法渡河，设伏诱敌，交趾中计渡河出击，宋军伏兵齐发，交趾大败，洪真太子战死。十二月二十一日(1077年1月18日)交趾王李乾德割地求和，宋军统帅郭逵接受降书后班师北返。
五路攻夏
元丰四年(西夏大安七年，1081年)，西夏惠宗秉常拟割地与宋议和，被梁太后囚禁。七月，宋乘机出兵，五路攻夏。十一月末，宋将刘昌祚攻至灵州(今宁夏吴忠西南)城下，即将攻入城内，为主帅高遵裕嫉功驰使制止，以致贻误战机，久攻不下，反被西夏决河水所淹，宋军被迫退回。李宪率熙河路宋军于九月初二攻占兰州，随即筑城。神宗采纳李宪建议，于次年正月改熙河路为熙河兰会路。七月，宋神宗采纳徐禧建议，筑永乐城(今陕西米脂西北)。1082年(北宋元丰五年)，神宗在银、夏交界修筑永乐城屯军，想要困住兴州的西夏军。不料西夏出动了30多万大军围城，永乐城失陷，宋军将校伤亡200多人，损失民夫工匠20多万。战报传至汴京，神宗临朝恸哭。他从此也失去了斗志，继续维持着原来对西夏的纳贡和议。
教育
宋神宗在一系列变法中，教育方面的改革异议较少，州县建立小学，朝廷直接领导太学，分外舍生、内舍生、上舍生三等，由定期的考试选拔。外舍生两千人，考试优秀的升内舍生;内舍生三百人，考试好的升上舍生;上舍生一百人，优秀者可以直接选拔为官。