当时镇守西北的宋军屡次被西夏打败，很多士兵患上“恐夏症”。狄青到延州后，以作战勇敢不怕死著称。每次临战，他一定身先士卒，冲锋在前。作战中，头戴铜面具，披头散发，大声呼喊，形象骇人，西夏兵为之胆寒，任他来回驰骋，无人敢与其交锋。宋军在他的带领下，士气大振。经过数次交战，狄青威名大盛，西夏兵不知指使为何官，都称他为“天使”。
狄青在延州四年屡建战功，前后经历大小战斗25次，身上仅箭伤就有8处，每次都轻伤不下火线，深受部下的爱戴和拥护。在安远一役中，狄青身负重伤，鲜血染红了铠甲。但当听到贼寇又来突袭的消息，立即挺身而出，仍然冲锋在前，左冲右杀，势不可挡。
在狄青的带领下，宋军收复了一些被占的领地，控制了敌人的要害地区。当时宋军与西夏作战经常处于被动，狄青的杰出表现逐渐引起了陕西防御大臣的注意。1040年，经略判官尹诛亲自召见他，与他谈兵论战，认为他是“良将材也”，遂将他推荐给陕西经略使韩琦和范仲淹。宋时的判官是朝廷派来督战的，他的推荐自然很有分量。
韩琦和范仲淹两人“一见奇之，待遇甚厚”。范仲淹还送给他一部《左氏春秋》，鼓励他多学兵法。范仲淹比狄青大将近二十岁，他以过来人的经验告诉狄青，为将之道在于智勇双全，“将不知古今，匹夫勇尔”。狄青很受启发，此后发愤读书，潜心研究秦汉以来将帅们的用兵之法，能力和素质又有了新的飞跃。战场上他不仅是身先士卒、能征惯战的骁将，更是运筹帷幄、驾驭千军的统帅，逐渐成长为中国古代屈指可数的军事将领。
对于范仲淹的知遇之恩，狄青终生不忘。范仲淹去世后，狄青每次到范家，都要进范氏家庙祭拜范公，并恭恭敬敬地礼拜范夫人。后来他起用杨文广随军南征，也很可能是因为杨文广曾得到过范公的赏识。
狄青与韩琦同为1008年生人，不过韩琦是进士，属科班出身。狄青出身低微，起点很低，但是经过西夏战场的砺练，狄青进步飞快，先是被提拔为西上阁门副使，后来又升级为秦州刺史（甘肃天水）、泾原路副都总管、经略招讨副使，又加捧日天武四厢都指挥使、惠州团练使。经略招讨副使已经是韩琦初入陕西时的官职了，狄青可以说是平步青云。狄青作战讲究以奇取胜，一次西夏大军进攻，双方实力对比宋军处于劣势，狄青巧施疑阵，杀了个出其不意，让敌人措手不及，西夏军大乱，自相践踏，死伤不计其数。
宋仁宗听闻狄青屡立战功，为边塞有如此干将高兴不已。有一次他想接见狄青，见识一下他的制敌方略。不料恰逢敌军侵犯渭州，宋仁宗便命他画阵形图进呈。仁宗看罢很是赞叹，连连点头称许，从此狄青成为宋仁宗心目中最值得信赖的将领之一。