苏轼、苏辙在家丁忧三年，宋神宗熙宁元年七月除丧后，遂即埋葬了姑姑。此时朝廷实行任子（托父亲的荫庇而得官叫任子）制，他们就推伯父的曾孙苏彭出外为官。紧接着，苏轼续娶王弗堂妹，王介幼女润之为妻。到了冬季，苏轼、苏辙携家往京城而来，经成都、间中、凤翔，在长安过年，第二年春季到达京师。从此他们宦游四方，再也没有返家。
苏轼返回京城后，任职官浩院（专管颁发官吏凭证文书的机构）。苏辙进京后立即写了一篇切中时弊的力作：《上皇帝书》，呈献给神宗皇帝。苏辙认为无财是当今之急事，要丰财必须解决冗吏、冗兵、冗费的“三冗”问题。此文中指出了它们形成的过程，造成危害及解决的办法。此时在位的神宗年方二十，有强烈的改革愿望，看了苏辙的《上皇帝书》后很高兴，宣苏辙召对延和殿，任命其为制置三司条例司检详文字。
苏轼、苏辙没有料到，这次进京后等待他们的是一场变法与反变法的斗争，他们自己也被卷人了这个政治斗争的漩涡中。
变法的背景一是大地主大量兼并土地，大批农民失去土地后流离失所，阶级矛盾尖锐，孕育着极大的政治危机；二是财政收人少于支出，每年还要把大量物资送与西夏及辽；三是边境战事不断，民族矛盾加重。积贫积弱的现状及潜在的危机威胁着北宋王朝的生存，已到了非改革图强不可的时候了。
这次变法是由任参知政事的王安石提出和主持的，得到了神宗皇帝的大力支持。为适应变法的需要而设立了制置三司条例司，由王安石主持，负责制定经济、财政法令。熙宁二年春，朝廷批准实行“均输法”，而后又陆续推行了“青苗法”，“方田均税法”、“农田水利法”、“市易法”、“免役法”、“保甲法”等新的政策措施。这些变革的政策后人统称为“熙宁新政”。
熙宁变法在北宋朝野各阶层引起了强烈反响。富豪、巨商、大官僚阶级因触动了他们的利益对变法强烈不满。在新法推行过程中有急于求成现象，加之用人不慎，损害了部分贫民的利益。这些人联合起来，形成了强大的反新法阵营，司马光成为反变法派的领袖人物。
苏轼从一开始就站到了元老重臣一边反对变法，先后写了《议学校贡举状》、《上神宗皇帝书》、《再论时政书》等文章，表明了他反对新法的态度。在《议学校贡举状》文中，他反对新法废除以诗赋取士而代之以策论和明经取士的做法，充分阐述了诗赋取士不可废止的理由。半年后，又写了《上皇帝书》奏章，对王安石变法的具体内容持基本反对态度，要求取消制置三司条例司。
上元节神宗皇帝下令减价收买浙灯四千盏，以便讨好皇后们。苏轼听说后立即写了《谏买浙灯状》，指出此事不可为。他说：“陛下岂以灯为悦者哉？此不过以奉二宫之欢，而极天下之养耳。然大孝在乎养老，百姓不可户晓，皆谓陛下以耳目不急之玩，而夺其口体必用之资……此事至小，体则甚大。”神宗看了奏章后接受了他的意见，停止贱买浙灯。
苏轼见王安石赞神宗以独断专任，心里很不满意。熙宁二年秋，他为国子监考试官，因试进士发策，出题以“晋武平吴以独断而克，符坚伐晋以独断而亡；齐桓专任管仲而霸，燕啥专任子之而败，事同而功异”为问。王安石知道此事后非常恼怒。冬，神宗欲用苏轼修《起居注》，王安石言不可，使神宗也认为“苏轼非佳士”。在变法派排斥异己的情况下，苏轼从官浩院被赶到开封府做事务繁多的推官，他在开封府尽心尽力干事，以为官办事精敏被京城人士称道。
熙宁四年，王安石连襟、御史知杂事谢景温诬陷苏轼服父丧返川时在舟中贩运私盐。苏轼对这些无耻栽赃的话，认为不值得一辩，所以没有申辩。后来由于审讯船工时没能抓到“罪证”，此事也就不了了之了。苏轼深感官场党争的残酷，做京官处处有陷阱，危险四伏，就要求外放，于是被任命为杭州通判。
苏辙因为寡言鲜欲，不愿出头露面显耀自己，获得了王安石的敬爱。这时陈升之、吕惠卿也在制置三司条例司干事，他们看王安石的脸色行事，与苏辙的意见多不符合。王安石出青苗书使苏辙熟议，并说：“有不便，以告勿疑。”苏辙说：“以钱贷民，使出息二分，本以救民，非为利也。然出纳之际，吏缘为奸，虽有法不能禁；钱人民手，虽良民不免妄用。及其纳钱，虽富民不免逾限。如此，则恐鞭箠必用，州县之事不胜烦矣……”王安石说：“君言诚有理，当徐思之。”从此一月多时间不说青苗。
河北转运判官王广廉奏乞度碟数千为本钱，于陕西潜司私行青苗法，春秋散敛，与王安石的意思吻合，于是青苗法遂行。苏辙去对陈升之说：“昔嘉佑末，遣使宽恤诸路，各务生事，还奏多不可行，为天下笑。今何以异此？”又给王安石上书，力陈其不可。安石怒，将加以罪，陈升之制止了他，于是把苏辙赶出京师，去河南任推官。当时张方平知陈州，请他任教授。
苏轼、苏辙都立志要对社会进行一番改革，曾多次向仁宗皇帝上书，为改革积贫积弱的社会现状，从政治、财政、军事等方面，提出了许多兴废的主张。他们和王安石一样，都立志改革。为何在熙宁之初，却与司马光一起反对开了王安石变法了呢？
首先，他们的思想状况和政治主张不同。苏轼、苏辙从政时间短，对许多社会问题观察尚不够透彻。就土地问题来说，他们只看到富者地日以益，贫者地日以消的不公平现象，没有看到其问题的实质，更没有认识到抑制富豪兼并土地的必要性和紧迫性，提出用“均户口”，有计划地移民来解决土地问题。他们提出的改革主张不能说没有进步因素，但总的来说不大切合实际，也较保守。当王安石大刀阔斧实行变革时，苏轼、苏辙一下子接受不了那种明显超出自己眼界的大胆变法主张，再加之平日在“法治”、“吏治”议论上的分歧，感情上的裂痕更大了，便不由自主地反对新政。
其次，苏轼兄弟受儒家思想的教养和影响极深，其精神境界始终在儒家思想的圈子里打转转。儒家那套传统的仁义道德教条，在他们的思想上一直起着主导作用。提倡仁政、德治而反对刑罚、功利，始终是他们政治思想的理论基础。苏轼主张“务崇道德而厚风俗”，反对“急于有功而贪富强”，甚至不满神宗“以万乘之主而言利”的做法。苏辙在（陈州为张安道论时事书》中说“己酉之秋，新政始出。自是以来，凡所变革，不可悉数：其最大者，一出而为常平青苗；再出而为拣兵并营；三出而为出钱雇役；四出而为保甲教阅。四者并行于世，官吏疑惑，兵民愤怨，谏争者章交于朝，诽谤声播于市”，他劝神宗“陛下将安国保民，而与喜功伐、好权利者谋之，臣不知其可也”。苏轼兄弟由于受儒家思想的束缚，他们迟迟接受不了王安石以变法治国的主张也就不奇怪了。
再者，苏轼、苏辙攻击王安石变法的另一个原因，与他们特殊的境遇、遭际有关。当年他们父子兄弟三人到达京师后，便“一日而名声赫然，动于四方”，国家重臣及文学泰斗韩琦、欧阳修等人对苏轼兄弟十分器重，仁宗皇帝初读他们的制策后也高兴地说：“联今日为子孙得两宰相矣。”苏轼兄弟对他们很推崇，甚至存有一种对待父辈般的亲情。变法开始后，元老韩琦以反对新法被贬为河北安抚使职务；恩师欧阳修也以反对新法而退休。苏轼兄弟眼看着这些人因为变法的缘故纷纷离朝，心里忧愤不已，加上与反对变法的上层人物交往较多，思想上必会受到深刻的影响，自然会把对恩师靠山的感恩戴德之情，转变成政治上的盲目的同情与信任，所以变法一开始，他们本能的反应就是敌视和反对。就王安石本人来说，他“捐狭少容”，自信心太强，听不进批评意见，不善团结人。他的“天变不足畏，众言不足从，祖宗不足法”的“三不足”，使一般士大夫实在难以接受。他对反对变法的大臣，不采取团结争取的策略，只是一味排挤或调离京师，最后使遭贬士大夫有种不以为耻、反以为荣的感觉，心理上没有失落感。监察御史刘挚与御史中丞杨绘言“率钱助役官自雇人”之非，安石使苏轼的好友张唬作“十难”以反驳，张琉推辞不办，司农曾布自告奋勇承担了下来。曾布既作十难，且弹劫二人心术不正不为朝廷着想，结果张琥、刘挚、杨绘三人都被贬出京师。户部侍郎范镇因议论王安石之非，为安石所不容，就告老还家。致仕后苏轼去祝贺他，说：“公虽退，而名益重矣。”
客观地说，苏轼兄弟并没有全盘否定新法，而是很有主见地反对他们认为“不便”的方面，对于新法中诸如“裁减皇族恩例，刊定任子条式，修营器械，阅习旗鼓”等限制豪门特权，增强国防实力的措施是表示赞同的。苏轼在《上神宗书》中，批评了工安石新法，提出了三点意见：一是结人心，他说“自古及今，未有和易同众而不安，刚果自用而不危者也”，论证了团结人的重要性，可惜王安石对此点从不注意；二是厚风俗，提倡“当崇道德而厚风俗”，反对“招来新进勇锐之人，以成一切速成之效”，他反对“巧进之士”，很有见地，因为王安石就在误用吕惠卿上吃了亏；三是存纪纲，反对王安石罢台谏、用私人的做法，以后的事实证明破坏言官的独立性其不良后果是严重的，苏轼本人也在这方面付出了沉重的代价。苏辙从变法一开始就反对其中的青苗法、保甲法、免役法、市易法，预见到了会出现“官吏疑惑，兵民愤怨”的后果。七年后的熙宁九年十月，苏辙原先的担心变成了现实，写了《自齐州回论时事书》，针对推行变法中的某些弊端，提出：“青苗之既散者，要之以三岁而不收息；保甲之既团者，存其旧籍而不任事；复差役以罢免役之条；通商贾以废市易之令。”他言辞恳切地向神宗皇帝提出废置新法，其具体措施和一些变通的办法也较具体可行。可以说，苏轼、苏辙的思想高度不及王安石，也没有王安石作为眼光远大的政治家的气魄，但兄弟二人从实际出发敏锐地觉察到了新法实行中可能出现的弊端，揭发了一些变法官吏的丑行，为受到损害的百姓们说了一些话，这也是难能可贵的。
苏轼、苏辙在京师有许多友人，如文与可、石苍舒、司马光、曾巩、孙觉、刘挚等。文与可因做过湖州太守，时称文湖州，其画派称湖州派。文与可出守陵州，苏轼写诗送别，以竹的高节喻文与可的品德，诗中有“夺官遣去不自觉，晓梳脱发谁能收”两句，称赞与可在官场上超脱的态度，把官职的升降去留看得跟掉头发一样无足轻重。苏辙也写了《墨竹赋》，以主客对答的方式，赞扬了文与可高洁的人格及精湛的画技。苏轼通过与书法家石苍舒交往，写了篇《石苍舒醉墨堂》，他认为书法艺术以自然天成为贵：“我书意造本无法，点画信乎烦推求。”这种崇尚自然，反对雕琢的观点，成了苏轼艺术观的核心。
在汴京这一时期，因卷人变法与反变法的斗争中，苏轼、苏辙在文学创作上收获不大。在政论文方面，只写了些立论偏颇的奏议。散文成就不大。诗作很少，多是送友人离京的作品，发泄着对政治生活的冷漠情绪。
