咸平元年（公元998年）十月，李沆以本职与兵部尚书张齐贤同任平章事(50)，李沆兼任监修国史，参与重修《太祖实录》。在宋朝有个不成文的规定，一般监修国史的宰相，就是首相。也就是说，这时候李沆已经官至首相了。李沆与张齐贤有过一段时间的合作，宋真宗希望他们两个人合作愉快，不断将宋朝推向繁荣发展的大道。可是，李沆与张齐贤相处得并不和谐。
咸平三年（公元1000年），契丹大兵压境。前线频频传来宋军失利的战报。如京使柳开上书提议皇帝亲征，鼓励士气：“臣蒙陛下自代州移知忻州，每见北界归明人言契丹排比南侵，又闻河北边上屯结甚众，数侵犯雁门、宁化等军，度其阴谋，必不轻退，深恐大寒之际，转肆冲突。臣愚，乞陛下速起圣驾，径至镇州，躬御六师，奋扬威武，勿生迟疑之虑，勿听犹豫之谋，周世宗及我太祖、太宗近事，皆可法也……”(51)
还有一些主战派也纷纷上书。宋真宗思虑再三，决定御驾亲征。第一次亲征宋真宗就需要人来动员，可想而知，后来景德元年（公元1004年）第二次亲征，宋真宗是多么不情愿。此事暂且不表。
既然宋真宗决定御驾亲征，就得选择留守大后方之人。但选择谁为汴京留守，难住了宋真宗。因为此时大哥赵元佐尚在，如果自己御驾亲征，赵元佐身边的那些人，会不会趁此间隙在京城发动政变，拥立赵元佐为帝？这一点难以预料。当年他继位之时，王继恩伙同胡旦等人就想发动政变，拥立赵元佐为皇帝。只是当时宰相吕端早有防御，以至于那次宫廷政变胎死腹中。所有涉案人员，其他人全都处理了，唯独大哥赵元佐被囚禁在宫中。
宋真宗最终选择让李沆担任汴京留守(52)，原因也很简单，留守汴京之人必须是自己最信任的人，其他人若被赵元佐一派的人利用，拥立赵元佐也不是没有可能。而李沆就不一样了，宋真宗对他知根知底，即使赵元佐身边的人再怎么希望拥立赵元佐为皇帝，李沆也绝不会与他们勾结在一起，对于这一点，宋真宗有十足的信心。所以，选择李沆为汴京留守，最合适不过。
这次亲征，宋真宗还未到达前线便听说宋军获胜的消息，旋即便回到了朝廷。听说宋真宗班师回朝，李沆率领群臣列队欢迎。宋真宗也很高兴，李沆在汴京留守期间，一切如常。
李沆担任宰相时，协助宋真宗实现了国家大治。君臣之间的深度信任，也是这时候建立的。他们把治理国家的第一条放在吏治上。前文所述的《文武七条》便是从国家层面来制定官员应该遵守的制度。《文武七条》均是廉政之举，是宋真宗苦心孤诣的安排，也是百姓们的热切期望。这在中国历史上可谓首开先河。
对待官员的任职，宋朝也有非常完善的制度。熟悉历史的人都知道朱元璋在建立明朝之后，对官员的贪腐问题尤为痛恨，也出台过许多政策来扼制官员贪腐。实际上，宋代特别是宋真宗时代，对官员的贪腐就已经有相关制度进行制约。
在李沆等人的帮助下，宋真宗还在社会经济、财务、外交等方面进行了大刀阔斧的改革。他沿袭了赵匡胤、赵光义时代好的做法，废弃了一些不适宜的政策和制度，使得宋朝各个行业蓬勃发展，国家综合实力突飞猛进，一些行业出现了前所未有的成果，一些领军人物呼之欲出。
宋真宗对狱法制度也进行了改革，尽量少用严刑酷法，充分尊重人权。
通过这一系列的改革，宋朝一度出现了繁荣局面。手工业、商业蓬勃发展，贸易盛况空前。这时候的宋朝经济已经占到了世界GDP的百分之八十，疆域不大的宋朝出现了令人兴叹的繁华。
在抑制皇权上，李沆也想尽了办法。他经常用身边的事情来警示宋真宗时刻注意周边的情况，李沆成了一个报忧不报喜的官员。这一点，与宋真宗身边那些近臣形成了鲜明对比。
