自从宋真宗以后的岁月里，宋朝依靠着每年送去的大量银绢与辽朝维持了几十年的和平共处。然而，辽朝却趁着宋朝软弱之机，不断渴望扩展其版图，公元1075年，他们派遣大臣萧禧来到东京，要求重新划定边界。
当时的宋神宗深知此事非同小可，因此命派一位资深官员去与萧禧进行谈判。尽管双方争论了好几天，但最终未能达成一致。萧禧坚称黄嵬山周围三十里的土地应属于辽国，而那位谈判官员对地形不熟悉，更无法反驳他的主张。
正当这场谈判陷入僵局之际，宋神宗意识到了需要一个更为有力的代表人物来处理这一棘手问题。他于是选择了沈括这个人选，因为沈括既精通地理，又是一名细致认真的官员，他曾是支持王安石新法改革的人士之一。
在枢密院的档案资料库中，沈括仔细查阅了过去关于边界划定的文件，并且证明那些土地确实应该归属于宋朝。这份工作让他赢得了宋神宗的赞赏，最终将这些信息转化为地图，以此作为证据向萧禧展示，让对方无话可说。此外，由于沈括的地理知识渊博，还被任命出使上京（即辽国都城），在那里，他收集大量的地理数据，并让随行官员背诵，以备不时之需。
面对杨益戒等辽国高级官员提出的问题，沈括及其随行人员答复如流，有力而有据。在一次激烈的交流中，一名辽国宰相竟然试图用蛮横无礼的手段挑衅，但沈括并不退缩，他指出了他们背信弃义、企图用武力胁迫政策的问题，这种态度让对方感到尴尬，最终放弃了自己的无理要求。
成功完成任务后，返回国内后，在各地勘察并画制详尽的地形模型，同时记录下当地风俗习惯以及重要地点的情况。这份努力不仅赢得了他在政府中的声誉，也促成了《天下郡国图》的编纂，这本书至今仍被视作历史上最准确的一部全国性格图志。而除了在地理研究方面取得卓越成就以外，沈括还涉猎天文历法、音乐医学等多个领域，是一个真正跨学科科学家的典范。在晚年，他居住在梦溪园期间，将自己一生的研究和发现记载下来，在著作《梦溪笔谈》中分享给世人，其中包含了一些劳动人民创新的发明，比如活字印刷技术，该技术是中国四大发明之一，对后世产生重大影响。
