自宋真宗之後，宋朝長期依賴每年大量送出的银绢，以維持與遼朝的暫時和平共存。然而，遼朝利用宋朝的軟弱態度，企圖進一步侵占宋地。公元1075年，遼廷派大臣萧禧來到東京，要求重新劃定邊界。
宋神宗命大臣與萧禧進行談判，但雙方在黃嵬山一帶三十里領土問題上僵持不下。面對無理要求，大臣們束手無策，而沈括因其精通地理學，被任命為新的談判代表。
沈括先行調查枢密院檔案，證明該土地應屬於宋朝，並繪製詳細的地圖以展示給萧禧見識。隨後，他奉命出使上京（辽國都城），並在途中收集了豐富的地理資料。
抵達上京後，他與辽宰相杨益戒就邊界問題進行深入討論。在沈括及隨從官員的堅持有據下，杨益戒最終放棄了他的無理要求。此事顯示了沈括在維護國家安全方面所展現出的卓越才智。
回國後，由於他對邊境安全的重視以及對地形勘察的專注，他被授予翰林學士之職。他不僅著作《天下郡国图》，還致力於多個科學領域，如天文、歷法、音樂、醫藥和數學等。在晚年的歲月裡，他創作了著名著作《夢溪筆談》，記錄了一生中的研究成果和發現，其中包括毕升活字印刷技術的記載，這是中國古代四大發明之一。
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