庆历三年（1043）三月二十一日，先后担任过二十余年宰相的吕夷简被罢职，晏殊出任宰相兼枢密使。
三月二十六日，欧阳修被任命为太常丞、知谏院。同时被任命为谏官的，还有王素和余靖。
欧阳修四月初到京师莅职。第一次上朝议事，就上奏《论按察官吏札子》。当时，朝廷缺乏考察官吏的具体措施，致使年老多病、懦弱无能、贪婪残暴的官吏布满各州具，朝廷无法罢黜。全国百分之八九十的州县治理混乱，老百姓嗷嗷叫苦。欧阳修认为解救民生疾苦，首要工作是选好官吏。他请求建立按察法，选择精明廉洁的官员出任各路按察使，专门行使考察地方官吏的职能。
仁宗起初并没有完全采用欧阳修的建议，只是下令各都转运使兼任按察使。实际上，这种兼职，按察使形同虚设，毫无实效。后来，欧阳修又有《论按察官吏第二状》、《再论按察官吏状》，这才引起仁宗高度重视。
四月八日，由于御史中丞王拱辰，御史席平、沈邈，谏官欧阳修、余靖等人的十八道奏谏，仁宗撤消了关于夏竦出任枢密使的任命状。枢密使改由杜衍担任，出任枢密副使的是韩琦和范仲淹。夏竦，字子乔，为人狡猾多智，生性贪婪，喜欢玩弄权术，反复无常，被世人视为奸邪小人。吕夷简执政时，害怕与他共事，始终不肯起用，临近退位时，特地推荐他，以消除宿怨。夏竦是在三月二十一日官拜枢密使，这时前来就职，人已到达京城门外。御史、谏官连章论谏，终于阻止他进城，让他改官徙知亳州（今安徽亳县）。
十三日，着作佐郎、馆阁校勘蔡襄以秘书丞知谏院。上月，欧阳修、余靖、王素出任谏官时，蔡襄赋诗祝贺，题为《喜欧阳永叔、余安道、王仲仪除谏官》：御笔新添三谏官，喧然朝野竞相欢。当年流落丹心在，自古忠良得路难。必有谟猷裨帝力，直须风采动朝端。世间万事俱尘土，留取功名久远看。
诗人热情歌颂仁宗大胆擢用俊贤，祝贺忠良得路，朝政改革事业大有希望。欧阳修等人将这首贺诗奏呈仁宗。不久，就有了蔡襄的这项任命。
欧阳修、余靖、王素、蔡襄同在谏院，都年轻气盛，正直敢言，政治热情高，忧患意识强，被时人誉为“四谏”。
朝廷最近的人事变化，改革派占了上风。国子监直讲石介颀喜异常，说：“这是千年盛事，我的职责就是歌颂盛明，难道可以不赋诗吗？”于是仿效韩愈《元和圣德颂》，创作了《庆历圣德颂》。
庆历四年（1044）四月八日，仁宗在朝廷上询问宰相大臣：“有人一再上书，请求废除麟州建置，说是粮草运送困难，你们的看法如何？”宰相章得象说：“西夏兵抢掠了麟州周围的居民，州城四面空空如也，一路上粮草运输确实困难，不如将麟州城堡改作兵寨，把麟州州治迁移到府州附近，减轻边境老百姓的徭役负担。”于此同时，知并州（今山西太原）杨偕提议将麟州（今陕西神木北）州治迁徙到岚州（今山西岚县）的合河津，就是岢岚水与黄河汇合的地方，放弃麟州而退守黄河。还有人提议废除麟州与府州（今陕西府谷）之间的五个兵寨，即镇川寨、建宁寨、中堠寨、百胜寨、清塞堡等军事要塞。为了便于最后决策，仁宗决定派遣欧阳修赴河东路巡视考察，调查麟州移徙废存的利弊，并与河东路转运使张奎一块统筹西部前线粮草，顺便考核河东官吏，了解民间私铸铁钱、官府自炼熟矾的得失利弊。
欧阳修进入河东路，顺次考察绛州、晋州、慈州、隰州（今山西新绛、临汾、吉县、隰县）。老百姓纷纷前来投诉：往年乡村按户配卖的“蚕盐”，都是就近从解池（今山西运城南）领取，最近官府下令，改由三门（今河南三门峡东）盐仓发放。因为路程遥远，又是麦蚕农忙时节，有的老百姓情愿交纳盐钱，放弃官盐，官府竟然不答应，强迫人们前往三门领取。欧阳修上奏《免绛等州人户远请百盐牒》，请求朝廷允许老百姓交纳盐款后，放弃远程领取配盐。
七月底，欧阳修返抵汴京。他连续上奏一系列奏疏，汇报河东之行的考察结果。
他的《论矾务利害状》与晋州通判荣湮原先的考察结果意见相左。河东路晋、慈、汾、隰等州盛产矾矿，景佑未年以来，开采的生矾都由杜升、李应等六家专业户承购，并由他们在京城炼成熟矾出卖，朝廷每年坐收钱茶十五万数。庆历以后，河东都转运司改变旧法，官府插手煎炼熟矾，结果造成六家承包户熟矾积压，赋税减免，官府经营生熟矾买卖的实际收入出现亏损。欧阳修建议罢免官府自炼熟矾，依旧由民户承包，朝廷坐收税收。
欧阳修回抵汴京的时候，京师形势已经发生了微妙变化。入夏以来，朝廷守旧派发起种种攻势，煽动仁宗的疑忌情绪，向新政派反攻倒算。六月下旬以来，契丹国主耶律宗真亲自率领十万大军，驻扎在云州（今山西大山），朔州（今山西朔县）一带，扬言进兵西夏，仁宗怀疑契丹另有阴谋。范仲淹趁机自请离开朝廷，出为陕西、河东路宣慰使。八月，关于石介替富弼起草废立诏书的谣言，流布朝廷内外，富弼也不安心在朝供职，自请宣抚河北路。庆历新政的失败，这时已经初露端倪。
庆历五年（1045）三月二十一日，欧阳修预感到轰轰烈烈的“庆历新政”即将结束，返朝任职的希望已经破灭。回顾自己两年来的生活道路：供谏职，掌诰命，参与编纂《祖宗故事》，修撰《起居注》，审定《庆历编敕》。自庆历三年（1043）十二月至今年四月出使河东前夕，秉承皇命，起草机要诏令，记载时事要闻。在新政实施过程中，常在宫殿奏事，了解朝廷大事的源流本末。如今代知真定府，政务清闲，翻阅昔日撰写的制诰底草，饶有兴致。虽然它不能反映“庆历新政”的全貌，却是难得的原始材料，足以彰示后世。于是，欧阳修认真地整理，集录一百五十余篇，编成三卷，题名叫《外制集》，也称作《庆历制草》。
为了挽救濒于危亡的庆历新政，欧阳修舍身报国，冒险上书，奏呈《论杜衍范仲淹等罢政事状》。他情知新政难保，守旧派正在疯狂地反攻倒算，却知其不可为而为之，替范仲淹、杜衍等申辩冤屈。他指出自古以来奸邪小人谗害忠臣贤士，所使用的伎俩大抵差不多：要大规模陷害忠良，常常诬蔑为“朋党”；要离间动摇执政大臣，往往诋毁为“专权”。范仲淹等人忠言谠论，纯正质直，不贪权势，勤于政务“正士在朝，群邪所忌，谋臣不用，敌国之福。”如今，杜衍、韩琦、范仲淹、富弼等被罢黜，群邪恭贺于内，敌国庆幸于外，这是多么令人痛心疾首的事啊！这一纸犯颜直谏的奏状，所抨击的不仅是因循守旧、构陷忠良的守旧派，也包括出尔反尔、惑于流言的宋仁宗。欧阳修因此遭受守旧派的更大忌恨和陷害。
闰五月二十八日，他还两次呈奏《乞预闻边事》，请求过问边防事务。转运按察使一般只管本路财赋，监察各州官吏，不参与军事活动。然而，欧阳修这次出使，朝廷有密旨，要他思虑河北路军事的利弊得失，暗中为加强北部边防做准备。此外，履行转运按察使职责，调备粮草钱财，需要了解边事的轻重缓急；考察边将才德，也需要了解边防的安排处置。因此，他请求参与处理边防事务，获得了仁宗首肯。
欧阳修在河北任上，身为封疆大臣，全力以赴地投入工作。一路山川地理，财政生产，军粮兵器，军事训练以及官吏能否胜任职务等，他了如指掌，并一一制成图表。整个河北形势，让人们一目了解。有人问他：“你是儒学大师，文章泰斗，名闻天下，却干这些俗吏们做的活吗？”欧阳修回答说：“作为一名官吏，如果不称职，就应该感到惭愧。作为一位封疆大臣，我们一身维系着千千万万老百姓的死生哀乐，怎么可以掉以轻心呢？”提问的人顿时哑口无言。
然而，正是这样一位忠于职守，直内方外的清正官吏，却卷入了一场意想不到的祸患。
欧阳修有个妹妹，嫁给襄城张龟正做继室，张龟正景佑二年（1035）病逝，没有儿子，只有前妻遗下的一个女儿，当时才七岁。寡母孤女，无家可依。欧阳修妹妹只得携带着幼女回到娘家居住。这位张氏外甥女长大后，欧阳修将她嫁给堂侄欧阳晟。今年，欧阳晟从虔州（今江西赣州）司户卸任回乡，与男仆陈谏同行。旅途当中，张氏与陈谏勾搭成奸。事情败露后，交由开封府右军巡院审理。开封知府杨日严，从前在益州任上，因为贪污渎职，曾被欧阳修弹劾过，对此，他始终耿耿于怀。这次，他指使办案人员制造口供，牵扯到张氏没有出嫁时的事情，涉及欧阳修，且污秽难听。但是，经由军巡判官孙揆查证落实以后，只以张氏与陈谏通奸定罪，没有株连枝蔓到欧氏家门。
当朝宰相贾昌朝和陈执中，是欧阳修在庆历新政中一再攻击抨弹的守旧派人物，他们都想借这个机会打击欧阳修。谏官钱明逸投其所好，上书弹劾欧阳修与甥女张氏通奸，而且霸占张氏家产。朝廷委派三司户部判官苏安世重新审核，于是按照钱明逸的劾章和所谓的张氏“口供”定案。不久，朝廷又派遣内侍供官王昭明复核案情。两位宰相之所以推荐王昭明监督查核此案，是因为欧阳修刚刚得罪过王昭明。这次出使河北，朝廷本要欧阳修与王昭明一道出行，欧阳修却羞与为伍，说：“我作为侍从官出使河北，按照朝廷旧例，没有与宦者同行的道理。我感到羞耻！”贾、陈二相想让王昭明对欧阳修实施报复。殊不料，王昭明复核案牍时，大吃一惊，说：“我王昭明侍奉仁宗，仁宗没有三天不念到欧阳修。如今这般定案，显然完全是迎合两位宰相，想加大罪与欧阳修。案情一旦澄清，我可吃罪不起。”苏安世听了，也害怕起来，不得不恢复孙揆当初审讯的案情。奏报朝廷时，他们只是劾奏欧阳修使用张氏遗产购买田地，却登记在欧阳氏门下。两位宰相为此大发雷霆，降黜了苏安世和王昭明，却也无可奈何，只能据此定罪。八月二十一日，欧阳修落龙图阁直学士，罢河北都转运使，以知制诰出知滁州（今安徽滁县）。