咸平五年（1002年）春，澶渊之役爆发前夕，李继迁敏锐的捕捉到战机，集结全部兵力（可能有十万以上）大举围攻灵州。当时城内兵力只有五千左右，但由李继隆的挚友名将裴济任知州，指挥部众百般抵抗。李继迁一时也奈何不得，只好用大兵围困，断绝补给，准备将裴济困死。裴济坚守数月始终不见救兵，以血书向西面都部署司求援。但李继迁把守好瀚海（青海湖）要道，王超的救兵无法前进。诚如张齐贤等人所言，只要李继迁自己积蓄够了力量，灵州是无法救援的。最后，裴济尽忠死节，赠为镇江节度使。这位曾在河北战场上与耶律休哥当面血战的名将却被马匪困死在了沙漠中。
宋真宗继位后，虽然也派出张齐贤等名将前来主持西北军务，张凝还创造过斩首五千余级的大胜。但这些都不是最重要的，因为李继迁需要的不是胜仗，而是时间和空间。咸平年间，李继迁抓紧时间发展，将许多蕃羌部整合在一起，实力越来越强，足以借助沙漠地势抵抗宋军进剿。到咸平四年（1001年），西北诸部族都感觉到李继迁的威胁，西州回鹘、吐蕃均主动向宋廷申请讨伐李继迁。宋廷诏令西州回鹘和吐蕃六谷部隶李继和讨伐李继迁。但李继迁现在实力很强，不但没有受困，还成功拔除了灵州周边的堡砦。
攻取灵州后李继迁非常兴奋，因为他受封西平王，所以将灵州改为西平府，并准备在此建都。有人认为灵州毕竟离陕西太近，容易受到攻击，但是李继迁却说："西平北控河、朔，南引庆、凉，据诸路上游，扼西陲要害。若缮城浚壕，练兵积粟，一旦纵横四出，关中将莫知所备。且其人习华风，尚礼好学。我将借此为进取之资，成霸王之业，岂平夏偏隅可限哉?"灵州对于宋廷而言是一个孤悬关外的无底洞，而对于关外的党项人却是一个攻防两利的绝佳堡垒，而且李继迁打定主意要通过灵州吸收中原文明，早有建立伟大帝国的长远打算。
灵州，即今宁夏灵武，有"塞上江南"的美誉。宋代灵州是连接陕甘的重要据点，可以控制从陕西到甘肃的东西走廊，其城据高崖和黄河而建，是一个天然堡垒，易守难攻。然而对宋帝国而言非常不利的是：从关外运输物资和援军到灵州相对容易，而从关中陕西到灵州则困难得多，李继迁在实力很弱的时候就经常偷袭运往灵州的粮队，正因如此，宰相张齐贤、李沆等均认为灵州终究是守不住的，耗费无数还不如及早放弃，但在宋真宗的坚持下仍坚守多年才丢失。后人普遍认为宋帝国为支援灵州，运粮而死的民夫就有数十万，是李继迁故意留下这座孤城，要尽量消耗朝廷的财力后再取。
夺取灵州后李继迁乘胜攻打麟州，却被知州卫居实击退，又扬言要攻打环庆路，宋帝国连忙部署防御，其实中了声东击西之计。李继迁趁机集中兵力，攻占吐蕃的西凉府（今甘肃武威），改为凉州。宋廷在此经营近十年，将西凉府建设成为蕃羌诸部的经济中心，非常发达，当时有"天府之国"的美誉，号称"畜牧甲天下"。得到凉州使平夏部的实力获得了质的飞跃，又将兵锋指向潘罗支的六谷部，潘罗支主动请降，李继迁认为是自己夺取凉州所以威震蕃部，于是暂停攻势，准备受降。潘罗支抓紧时间，集结全部归附于宋帝国的吐蕃部数万步骑，大败党项部。李继迁身中流矢，负重伤逃回西平，不久后身亡，潘罗支收复西凉。