地方業績突出，治學聲望日隆，朝野上下都知道了有個叫範仲淹的人了不起。
經宰相王曾、大臣晏殊等大力舉薦，天聖八年（1028年），四十歲的範仲淹進入中央工作。其時宋仁宗已十九歲，但垂簾聽政的皇太後劉娥依舊把持著朝廷，不許仁宗親政。
按慣例，每年冬至這一天，皇帝會率領百官到會慶殿去給劉太後祝壽。多少年沒有人提出異議，結果第一次到中央工作的範大炮就上書反對此事：皇帝以兒子的身份給太後母親祝壽，這個可以有，但在家裏就行了。和大臣們一起以臣子的身份給太後祝壽，這就亂了尊卑。
見太後和皇帝不回複，範大炮再次上書，這一回也不回避，直接要求太後還政給已成年的皇帝。這種絕對得罪皇太後的話，大大小小的官員都不敢提，老範卻大剌剌地講出來了。
推薦範仲淹入京的晏殊嚇了一跳，責備道：希文啊！你太衝動了，難道為了名聲，就這樣輕率嗎？你這樣做，連我都給你害了！
範大炮卻不客氣地反駁：您舉薦我，我每每怕自己不稱職，會讓知己蒙羞，難道今天因為直率就得罪了您？回到家裏，他又給晏殊寫了一封長信，洋洋灑灑講了很多大道理，一點兒也不覺得自己有過錯，搞得晏殊還得向他道歉：是我的錯，行不？
不用想，第二年範仲淹就又到外地去當地方官了。不過離得遠不影響他關心朝局，到了地方上，範仲淹依舊不停地給中央上書，對各種問題出謀獻策，這讓宋仁宗記住了他。明道二年（1033年），劉太後去世，仁宗立即把他重新調入中央工作。
這年冬天，郭皇後和其他後妃打架，一巴掌打在皇帝的脖子上，誤傷了仁宗。仁宗大怒，要廢掉皇後。宰相呂夷簡和皇後有仇，支持仁宗，但範仲淹、孔道輔（孔子的四十五代孫）等大臣堅決反對。大殿上，他一把拉住呂夷簡，問：皇帝皇後對臣子來說就是父母，哪有父母吵架子女勸離婚的？呂夷簡啞口無言，隻得說：你們明天見了陛下自己說。