当时密州官吏常根据司农颁布的一系列法规敲诈农民，时常判人犯法。苏轼很气愤，说：“判人犯法，若自朝廷，谁敢不从。现在根据司农的法规行事，这简直是擅创法律。”众官听这番话都大惊失色，都劝苏轼不可轻举妄动。苏轼立刻上书，他在《上文侍中论强盗赏钱书》中说：“近司农的文书与制敕并行，而且不相符合。按照法律，篡动官文应判刑一年，现在司农之令专行，而人莫敢辩，我对此深感困惑！”朝廷时隔不久，取消了司农之法。
苏轼身先士卒积极为百姓谋利，他还心怀宽广，为国事担忧。宋朝边境屡为西夏与辽所侵，朝廷当时每年要向他们输银17万两，绢35万匹，才换得苟安，朝中有识之士无不为之愤激。苏轼一次祭常山回来途中围猎，他看着自己这支矫健的武装，良多感慨。希望朝廷能重用他，驰骋沙场，为国效劳。他赋诗：“圣明若用西凉簿，白羽犹能效一挥。”晋西凉主簿谢艾本是书生，善于用兵，苏轼认为自己能与谢艾一比。回府后，他作出了豪放激越的《江城子·密州出猎》一词：
老夫聊发少年狂，左牵黄，右擎苍，锦帽貂裘，千骑卷平冈。为报倾城随太守，亲射虎，看孙郎。酒酣胸胆尚开张，鬓微霜，又何妨，持节云中，何日遣冯唐？会挽雕弓如满月，西北望，射天狼。
词的上半阕，诗人以孙权自比，下半闺又以魏尚自比，豪气满怀，幻想自己能奔驰于西北战场，击退胡虏。
苏轼所表现的习武、悼亡、农村生活等题材，都是以前词史上未曾有过的。在《与鲜于子骏书》中，苏轼曾说《江城子·密州出猎》一词“令东州壮士抵掌顿足而歌之，吹笛击鼓以为节，颇壮观也”。“近却颇作小词，虽无柳七郎风味，亦自是一家。”这说明了苏轼创立豪放词派的主体自觉性。
密州时期，苏轼最有成就的词还不是上述两首《江城子》，而是流芳千古的中秋词《水调歌头·明月几时有》。
苏轼熙宁八年十一月，葺修园圃之北的一个旧台，以作登览，他将此台命名为“超然台”，并作《超然台记》。“凡物皆有可观。苟有可观，皆有可乐，非必怪奇伟丽者也。甫糟啜离，皆可以醉；果蔬草木，皆可以饱。推此类也，吾安往而不乐。”这体现出苏轼身处恶境而自超然的人生。
苏轼次年中秋。与众人在超然台上欢饮彻夜达旦，大醉，面对中秋之夜的一轮清月，他不由想念远在济南的弟弟苏辙，因此做出首中秋词：
明月几时有，把酒问青天。不知天上宫阀，今昔是何年。我欲乘风归去，又恐琼楼玉宇，高处不胜寒。起舞弄清影，何似在人间！
转朱阁，低倚户，照无眠。不应有恨，何事长向别时圆。人有悲欢离合，月有阴晴圆缺，此事古难全。但愿人长久，千里共婵娟。
这首词达到了较高的美学境界。
苏轼熙宁九年十二月，被移调为河中府。
熙宁十年二月，苏轼行至对京外，被告知不得入城。其内情，史无祥的记载。又政命为徐州太守。苏轼四月二十一日，到徐州太守上任。
苏轼到任不久。七月，黄河决口，洪水泛滥。城外大片田野已成汪洋一片，城内已成孤岛，城墙原不坚固，随时有被冲决的危险。城中几十万人民的生命危在旦夕。城中富户争相出城逃命。苏轼宣告：“有我在此，水绝不会入城。”他驱使富户回城。筑庐舍于城上，坐镇指挥民众加固、加高城墙。人手不够，他亲自去请属皇家指挥的禁卫军说：“大河将要冲垮城池，事情紧急，你们虽是禁卫军也当尽力。”军中头目见太守身先士卒，欣然从命：“太守都与民共战，我们理当效命。”兵卒们也投入了抗洪抢险。经过50多天的奋战，黄河复入故道，洪水终于被降服。
因护城有功，苏轼受到朝廷降诏奖谕。
苏轼呈奏朝廷，要求拨款拨物，增筑老城。城墙建成后，苏轼在其建了一座黄楼。
一年之后，苏轼在新城的黄楼之上饮酒赏景。他作《九日黄楼作》：
去年重阳不可说，南城夜半千沤发。水穿城下作雷鸣，泥满城头飞雨滑。黄花白酒无人问，日暮归来洗靴袜。岂知还得有今年，把盏对花容一呷。
次年春天即发生大旱。苏轼又率领民众筑堤截洪，以积水抗旱，日夜奔波。苏轼又去城东石潭求雨，似乎老天爷体恤太守对人民的一片苦心，求雨雨到，苏轼很高兴。石潭距城20里，苏轼回来途经乡间农村，村民们都很热爱他们的太守，争先恐后出来欢迎。苏轼见到淳朴的乡亲，闻到春日田野的气息，心里也很愉快。苏轼途中所作五首《浣溪沙》，其中第四首：
获洗衣巾落枣花，村南村北响缫车，牛衣古柳卖黄瓜。酒困路长惟欲睡，日高人渴谩思茶，敲门试问野人家。
这是苏轼在词史上的一个创举。
徐州附近有百步洪。苏轼一日，偕友人驾舟南下，写出了着名的《百步洪》诗二首：
“长洪斗落生跳波，轻舟南下如投梭。水师绝叫鸟雁起，乱石一线争磋磨。有如兔走鹰隼落，骏马下注千丈坡。断弦离柱箭脱手，飞电过隙珠翻荷。四山眩转风掠耳，但见流沫生千涡。”
这种“博喻”之法在诗歌创作中连用比拟，局阵开拓，古无此法，自先生创之”（《初白庵诗评》）。是前所未有之作。
苏轼到任后，派人到处勘察地下资源。元丰元年十二月，他们终于在徐州的西南面白土镇之北发现大量煤炭，开采出来试烧之日，当地百姓纷纷涌出观看，欢欣鼓舞。苏轼当时作《石炭》一诗：“根苗一发洁无际，万人鼓舞千人看。投泥泼水愈光明，烁玉流金见精悍。”煤炭的开采解决了当地的燃料问题，是为徐州人民做了一件大好事。
元丰二年三月，苏轼被任命为湖州太守。四月二十日到任后，苏轼按惯例给皇上上了一份《湖州谢表》。文中有云：陛下“知其愚不适时，难以追陪新进；察其老不生事，或能牧养小民”。这本是功轼的谦逊之语，未曾想朝中权臣正话反听，此时，王安石已罢相，朝中一帮权臣小人当道。认为所谓“新进”“生事”之语是讽刺他们。他们于是群起而弹劾苏轼，中国历史上着名的文字狱“乌台诗案”由此酿成。
苏轼以诗托讽，早已引起他们的嫉恨。看到《湖州谢表》后，权臣监察御史里行何正臣首先进呈札子弹劾。七月，权臣监察御史里行舒亶、国子监博士李宜之、御史中丞李定连连上章弹劾。舒亶从苏轼诗中摘句：“陛下发钱以本业贫民，则曰‘赢得儿童语音好，一年强半在城中’；陛下明法以课试群吏，则曰‘读书万卷不读律，致君尧舜知无术’；陛下兴水利，则曰‘东海若知明主意，应教斥卤变桑田’；陛下议盐禁，则曰‘岂是闻韶解忘味，尔来三月食无盐’。其他触物及事，应日所言，无一不以讥谤为主，小则镁板，大则刻石。”网罗罪行。
上书朝延宋神宗，批令御史台派人去湖州将苏轼免官，并捉拿回京审讯。太常博士皇甫遵愿往，并要求押解途中每晚将苏轼关进当地监狱里，神宗以为大可不必。七月二十八日，皇甫遵偕儿子及二台卒火速出发。好友驸马王洗派人告诉了苏辙，苏辙立刻派人前去湖州报信。由于皇甫遵之子途中生病，耽误了半天，所以他们到湖州后，苏轼已经知道消息了。
皇甫遵带领台卒闯进太守府，两眼凶光毕露。苏轼见此情状，说：“我苏轼平日激怒朝廷颇多，今日必是赐死，死固不辞，请让我与家人诀别。”皇甫遵这才发话：“不至于如此。”苏轼看到公文，才知道是寻常的拘捕入京。台卒将苏轼拉出府门。苏轼家人见此情景，惊恐万状，抱头痛哭。苏轼对妻说：“你不能像杨朴之妻一样，做一首诗送我吗？”苏夫人听到此语，破涕为笑。苏轼于是从容上路。
押解途中，他在船过长江时，他曾想投水自尽。台卒看守很严，他又念及弟弟苏辙，没有自杀。
苏轼八月十八日，被押京中御史台狱审讯。苏轼被迫对自己以前的诗一一加以解释。李定在审讯后感叹：“苏轼奇才也！”“虽三十年所作文字诗句，引证经传，随问即答，无一字差舛，诚天下之奇才也！”但越是才华出众，越是引起这帮权臣的嫉恨。他们千方百计从诗句中寻找罪证，并逼苏轼承认，其捕风捉影有时达到了可笑的地步。副相王连有一次向皇上进谗言：“苏轼对陛下心吓不忠。”神宗吃了一惊，说：“苏轼虽然有罪，但对我好像不至于此，你何以知之呢？”王珪列举苏轼《王复秀才所居双桧》中“根到九泉无曲处，岁寒惟有蛰龙知”两句，说：“陛下飞龙在天，而苏轼以地下的蛰龙自居，这不是不愿臣服陛下吗？’神宗不以为然：“诗人之作，怎能如此附会呢？他咏桧树，关我何事！再说并非只有皇帝才能称龙，自古臣子以龙自居的很多，如汉有荀氏八龙，诸葛亮不也自称卧龙？”一席话说得王挂无言以对。他们讯问苏轼“蛰龙”一语有无讥讽意义，苏轼的回答很机智：“王安石诗云：‘天下苍生待霖雨，不知龙向此中做我所指的就是此蟠龙。”就把他们的嘴堵住了。
苏轼在狱中闻此杭州、湖州两地百姓斋戒数月，为他解免灾难。消息十分感动。密州、徐州的百姓得此消息焦急万分，诚心为苏轼祈祷。
苏辙奏请朝廷，愿纳还自己的一切官职为哥哥赎罪。
张方平、范镇等老臣纷纷上书皇上，为苏轼说情。
朝中宰相吴克也多次劝说皇上宽待苏轼。有一次，他问神宗：“魏武帝曹操这个人怎么样？”神宗说：“何足道也！”吴充说：“陛下以尧舜为法，瞧不上曹操在情理之中，但曹操这个人素善狂忌，犹能容下称衡，陛下怎么就不能容一苏轼呢？”吴克又有一次，会同王安石之弟王安礼修起居注，进谏皇上：“自古大度之君，不以言语给人定罪。苏轼如此富有才华，若遭难，怕后世之人要说陛下不能容才。’神宗说：“苏轼招怨于众，是他们想害他，我倒不愿深究。”
太皇太后曹氏生前对苏轼印象很好，这年十月离世前她听说了苏轼下狱之事，特召来神宗说：“当年仁宗以科举得苏轼兄弟，曾高兴地说：‘我为子孙得两宰相。’今苏轼因作诗而下狱，会不会是仇人的中伤陷害呢？追究诗作，这也过分了些！”
苏轼在狱中由其子苏迈给他送饭菜。他与苏迈约定平时送菜、肉，如有不测，则只送鱼。一个月后，苏迈出外采粮委托他人代送，但没有作特别交代。正巧有鱼，别人就给送去了。苏轼见鱼，大惊失色，以为死期将到。他写了诀别诗。其中一首诗为“圣主如天万物春，小臣愚暗自亡身。百年未了须还债，十口无家更累人。是处青山可藏骨，他时夜雨独伤神。与君世世为兄弟，更结来生未了因”，由狱卒送给苏辙狱卒不敢私自隐藏，于是上呈。神宗读了此诗后，愈感苏轼诚意，觉得他可怜之至，从此想宽释于他，而对那些鼓动要严惩的谗言者拒而不听。
苏轼有一天晚上在狱中刚刚入睡，忽见两个人进来，扔下小箱子当枕头，就在苏轼旁边睡觉。苏轼以为是其他囚犯，也没注意，继续睡他的觉。睡至四更时分，苏轼忽感到有人推他并连连向他道喜，苏轼转身问：“怎么回事？”那两人对苏轼说：“安心熟寝。”提着小箱子就走了。原来这是皇上派人试探他，两人都是宫中太监，来监狱是想观察苏轼睡觉情况如何，结果听到苏轼鼾声如雷。神宗听到太监汇报后，对左右部下说：“我知道苏轼于心无愧。”
神宗本人其实本来也没有杀苏轼之意，十二月二十七日他宣布：“苏轼责授检校水部员外郎黄州团练副使，本州安置，不得签书公事，令御史台差人转押前去。”与“诗案”有关系者，驸马都尉王洗被解除职务，苏辙被降为宪州酒监，与苏轼诗文来往的如张方平、司马光、范镇等22人，各被罚铜20斤。
苏轼被囚130日出狱。十二月二十八日，重见阳光的喜悦令他诗兴又起，却对酒杯浑是梦，偶拈诗笔已如神”。他禁不住技痒，作《十二月二十八日，蒙恩责授检校水部员外郎黄州团练副使二首》：“平生文字为吾累，此去声名不厌低。塞上纵归他日马，城东不斗少年鸡。”苏轼作完诗后，暗骂自己：“犹不改也！”
苏轼元丰三年二月一日，到达贬所黄州，黄州即今湖北黄冈，地处长江岸边，风景优美，物丰价宜。城外的赤鼻矾传说是三国时周瑜大败曹操的赤壁之战的古战场，它引发了苏轼流传千古的《念奴娇·赤壁怀古》及前、后《赤壁赋》。苏轼此时是作为“贬臣”被押送此接受“监督改造”的，因此生活条件十分恶劣，既没有几分薪水，也没有什么好住处。刚一到时，他只能落脚在定惠院，与僧人同吃素食。苏轼到达之后，曾在信中对他自己的处境作过描绘：“黄州僻陋多雨，气象昏昏也。鱼稻薪炭颇贱，甚与穷者相宜。然某平生未尝作活计……俸入所得，随手辄尽。而子由有七女，债负山积。贱内皆在渠处，未知何日到此。现寓僧舍，布衣蔬饮，随僧一餐，差为简便。以此畏其到也。穷达得丧，粗了其理，但凛禄相绝，恐年载间，遂有饥寒之忧。”苏轼他一个人随僧吃住。
数月以后，家眷迁到，苏轼全家住到临江的一个旧驿亭里去了。驿亭正在江边，苏轼写道：“寓居去江无十步，风涛烟雨，晓夕百变。江南诸山在几席，此幸未始有也。”苏轼开始节衣缩食，厉行节约。他自己规定每天日常所用不得超过150钱。每个月初，他取4500钱，分为30份，挂在房梁上，每天用画又挑取一块，然后把画叉藏起来，如每天有剩余，就装进一个大竹筒里，用以款待不速之客。即用此法，苏轼囊中之钱也仅可勉强支撑一年多。
因而苏辅作《初到黄州》诗：
自笑平生为口忙，老来事业转荒唐。长江绕郭知鱼美，好竹连山觉笋香。逐客不妨员外置，诗人例做水曹郎。只惭无补丝毫事，尚费官家压酒囊。
苏轼在到黄州后例行的《黄州谢表》中，再不敢像《湖州谢表》那样发牢骚，而是诚惶诚恐感谢圣上不杀之恩：“伏惟此恩，何以为报！惟当疏食没齿，杜门思愆，深悟积年之非，永惟多士之戒。”在给位居文官的朋友的信中，他也是再三决心痛改前非——“平时惟子厚与子由极口见戒，反复甚苦。而某强狠自用，不以为然。今在囹圄中，追悔无路，谓必死矣。不意圣主宽大，复迂视息人间，若不改者，某真非人也。”（《与章于厚参政书二首》）
《答李端叔书》中他有一段：
轼少年时读书作文，专为应举而已。既及进士第，贪得不已，又举制策，其实何所有。而其科号为‘直言权谏’，故每纷然诵说古今，考论是非，以应其名耳。人苦不自知，既以此得，因以为实能之，故尧尧至今，坐此得罪几死。所谓“齐虏以口舌得官”，真可笑也。然世人遂以轼为欲立异同，则过矣。妄论利害，谗说得失，此正制科人习气。譬之候虫时鸟，自呜自已，何足为损益。
苏轼在上述《答李端叔书》中对此理解颇透，他反思自己30年来的所作所为，感到病根即在逞己之所能，所以他“自得罪后，不敢作文字”。他愿意“放浪山水间，与樵渔杂处，往往为醉人所推骂，辄自喜不为人识”。混迹于百姓之中。
苏轼为彻底洗涤性情，清静根念，干脆“归诚佛僧”，他选择了城南安国寺，“间一二日辄往，焚香默坐，深自省察，则物我相忘，身心皆空，求罪垢所以生而不可得”（《黄州安国寺记》）。从元丰三年滴居于此直至七年离开此地，苏轼5年间，带去安国寺。
苏轼此时并未背弃儒家用世之道，对儒家经典深入加以研究，撰写成了《易传》九卷，《论语说》五卷。苏轼是以一种宽广的胸怀接受佛老的，他择取其中的部分为我所用，而他所接受的儒家思想也并非僵硬不化的，故儒释道三家在苏轼心中是相通的。他并不像韩愈那样一定要以儒学排斥佛老，强作“入世”与“出世”之分，他反认为佛老之“养生治性”是对儒家的一种调剂。