孝宗抗擊金兵的雄心，在他還是皇子的時候就有所表現。紹興三十一年，完顏亮南侵，朝中多數大臣主張逃跑，時年35歲的孝宗十分氣憤，主動上書，請求領兵與金兵決戰。但經史浩的提醒，為了避免高宗疑心，他再次上書，請求在高宗親征時隨駕保護，以表孝心與忠心。即位後，孝宗表面上不便對高宗妥協求和的政策明確表示反對，但在處理政事時，他一反高宗的做法，平反岳飛冤案，驅逐秦檜黨人，起用一批被高宗貶黜的大臣，還積極聯絡北方抗金義軍。紹興三十二年七月，也就是孝宗即位後的第二個月，他頒布手諭，召主戰派老將張浚入朝，共商恢複大計。
張浚，高宗時為知樞密院事，堅持抗金，先後率軍轉戰川陝、兩淮等地，多有戰功，在南宋朝野間享有盛譽，金人也十分畏懼他。秦檜當政，張浚遭到排擠，被迫離開朝廷。孝宗久聞張浚的威名，內心早已非常仰慕，如今要恢複中原，主持大局的最佳人選非張浚莫屬。新皇帝銳意進取，力圖中興，對自己又如此尊敬與信賴，令壓抑已久的張浚興奮不已。他建議孝宗親赴建康，以招攬中原百姓之心；陳兵兩淮，進軍山東，聲援西線川陝軍隊。同時，他還向孝宗舉薦了一批力主抗戰的人才，如虞允文、陳俊卿、汪應辰、王十朋等，孝宗都一一予以起用。一時間，曾經彌漫朝野的妥協退讓氣氛為之一掃而空，主戰派力量大大增強。
隆興元年（1163），孝宗任命張浚為樞密使，都督江淮軍馬，負責抗金前線的軍事指揮。此前，金人向南宋索取海、泗、唐、鄧、商五州之地及歲幣，被張浚拒絕。金朝屯兵虹縣、靈壁，擺出一副馬上要進攻南宋的架勢，南北局勢驟然緊張起來。張浚主張先發制人，立即進行北伐。此議一出，馬上招來了主和派的強烈反對，右丞相史浩就是其中的代表。
史浩曾是孝宗的老師，師生之間關系融洽，孝宗即位之初的一些改弦更張之舉，如為岳飛父子平反昭雪、聯絡中原豪傑等，都得到過他的積極支持，他還向孝宗推薦了陸游等一批有識之士。但是，史浩的這些做法並不是為了恢複中原，而是為了維持南宋偏安一隅的現狀。他認為，北伐勞師費財，南宋又兵弱將庸，主動出兵是冒險之舉，退守長江以北，靜觀金人之變，才是最穩妥之計。他與張浚辯論五日，最終也沒能說服張浚。此時的孝宗正是初生牛犢，銳氣十足，雖然他曾一度在史浩的阻攔下有所猶豫，但經過張浚的鼓勵和支持，又堅定了決心。當年四月，孝宗為了避開主和派的干擾，繞過三省、樞密院，直接命令李顯忠、邵宏淵等出兵北伐。
宋弩台圖
北伐初期，宋軍接連取得勝利，李顯忠攻克靈壁、宿州，邵宏淵攻克虹縣，金將蒲察徒穆、大周仁、蕭琦等先後投降，北方人民紛紛響應，歸附者絡繹不絕。捷報傳到臨安，孝宗大喜，升李顯忠為淮南、京東、河北招討使，邵宏淵為副使。然而，就在宋軍節節勝利的時候，軍隊內部的種種問題也暴露出來。首先是將領之間不和，邵宏淵為人心胸狹隘，爭強好勝，孝宗任其為招討副使，位在李顯忠之下，對此他耿耿于懷。而張浚對這一問題又處理不當，聽任邵宏淵不受李顯忠節制，使宋軍無法協調行動，統一指揮。其次，面對勝利，主帥李顯忠產生了輕敵心理。攻克宿州後，他既不謀進取，也不作防守，終日與部下飲酒作樂。當有人報告說金軍萬余人向宿州逼近時，他竟不以為然地說：“區區萬人，何足掛齒！”此外，李顯忠在犒賞軍士時有失公平，士兵三人才分得1000錢，每人平均只得300余錢，無法調動士兵們的作戰積極性，邵宏淵又趁機暗中起哄鼓噪，士卒怨怒，宋軍一度高昂的士氣大為削弱。
就在宋軍主將失和、軍心浮動的時候，金人已經從前期倉促應戰的慌亂中調整過來，調兵遣將，准備反擊。孝宗和張浚對北伐面臨的潛在危險也已有所覺察，以時值盛夏、人馬疲乏、不宜連續作戰為由，急令宋軍撤退。然而，詔書尚未到達軍中，金軍已抵宿州城下。隆興元年五月二十二日，金軍向宋軍發動進攻。李顯忠通知邵宏淵出兵，夾擊金軍，邵宏淵卻按兵不動，李顯忠只得獨自率軍出戰。戰斗間隙，邵宏淵裝模作樣地出城巡視，對士兵們說：“天氣如此炎熱，就是手不離扇尚不得涼爽，更何況要在烈日曝曬下穿著厚重的鎧甲作戰？”言外之意是宋軍幾乎沒有獲勝的機會。宋軍的二號統帥人物表現出如此悲觀的情緒，使得宋軍人無斗志，軍心渙散。
當晚，中軍統制官周宏、邵宏淵之子邵世雄等將領各帶所部逃遁，宋軍頓時大亂，金人趁機大舉攻城。李顯忠率領部下奮力抵抗，而邵宏淵當此緊急關頭，仍不肯與李顯忠合力守城，極力主張棄城撤退。李顯忠知道邵宏淵對自己心存嫉恨，不會援手，僅憑自己所部孤軍守城已不可能，只得放棄宿州，連夜南撤。二十三日，宋軍剛剛退到符離，就被追擊的金兵趕上。在金兵的圍攻下，宋軍再無抵抗之力，士兵們丟盔棄甲，驚慌逃竄，連同隨軍民夫在內的13萬人馬傷亡殆盡，糧草物資也拱手送與了金軍。李顯忠、邵宏淵二將在亂軍中逃脫，僥幸保住了性命。至此，曆時僅20天的北伐以宋軍潰敗而告終，這也是孝宗在位期間惟一的一次北伐，雖然失敗，但畢竟是南宋曆史上第一次主動出擊，與以前窮于應付金人的進攻絕然不同。
北伐失敗給主和派留下了攻擊主戰派的口實，他們再度活躍起來，紛紛上書彈劾張浚，要求與金人重開和議。對于恢複故國的大業，孝宗是不肯輕言放棄的。符離兵敗之初，他曾寬慰張浚說：“抗金之事，朕還要全倚仗你，你千萬不可畏懼人言而心懷猶豫。北伐的事情當初是朕與你共同決定的，現在也應該共同承擔責任。”孝宗勇于承擔責任，既無形中保護了張浚，也表明君臣之間志同道合的決心。雖然迫于主和派的壓力，孝宗曾一度降任張浚為江淮東西路宣撫使，但不久就讓其官複原職，後又升其為右丞相，表示對他仍然信賴。然而，北伐的慘敗，畢竟使孝宗的勃勃雄心受到不小的打擊，他逐漸從高漲的熱情中冷靜下來，意識到中興計劃在短期內是不可能實現的，作為權宜之策，議和也並不是毫不可取。因此，他不再像以前那樣疏遠主和派，甚至重新起用秦檜余黨湯思退為相，准備與金朝議和。隆興元年八月，金人向南宋提出割海、泗、唐、鄧四州之地，納幣稱臣，以及遣還中原歸附之民等要求，揚言若宋廷不允，即揮師南下。孝宗雖不反對暫時與金妥協，但認為在議和條件上不能過于遷就，應力爭在平等的基礎上達成和議。九月，孝宗不顧張浚等主戰派的反對，派盧仲賢出使金朝議和。盧仲賢臨行之時，孝宗告誡他切不可答應金人割四州之地的要求，而湯思退卻惟恐和議不成，私下授意盧仲賢可以割讓四州。結果，盧仲賢到宿州金營後，在金人的威脅下，竟不敢有半句爭辯，表示願意接受金人的要求。孝宗聞知大怒，將盧仲賢革職，發配郴州管制。和談遂陷入僵局。
此時，德壽宮的太上皇高宗也不斷地向孝宗施加壓力。言談之間，高宗對孝宗的所作所為早已表現出不滿。孝宗赴德壽宮問安，常常興致勃勃地談論起恢複大計，而高宗最聽不慣的恰恰就是這種言論，一次，他終于忍不住粗暴地打斷孝宗的話，不耐煩地說：“還是等我百歲之後，你再談論這事吧！”這無異于向孝宗發出了最嚴厲的警告，要他斷了恢複中原的念頭。其實，早在北伐之時，高宗就對孝宗處處牽制，現在好容易有了再次和談、維持偏安的機會，他更是以為萬萬不能錯過，極力敦促孝宗答應金人要求，盡快達成和議。
對于這位選中自己繼承皇位的養父，孝宗一直心存感激，因而總是盡量順從他的意願。主和派有高宗作靠山，便時時抬出高宗來壓制孝宗，氣焰更加囂張。同時，他們又極力鼓吹金強宋弱，只有求和才是良策。在這種情況下，孝宗的態度開始左右搖擺。他曾一度因不肯屈從金人的割地要求，有過再次開戰的打算，但對戰事實在是沒有必勝的把握，所以，一旦金人表示願意與南宋繼續和談，他又不得不加以考慮。
在這種矛盾心態下，隆興二年三月到七月，孝宗下令撤去江淮守備，主動放棄四州之地，並同意了張浚的辭職請求。八月，南宋再派魏杞赴金議和。湯思退等人擔心孝宗態度再有反複，竟秘密派人到金營，通知金人發兵南下，用武力脅迫孝宗。金人有了這些吃里扒外的幫凶，更加有恃無恐，他們扣留魏杞，進而要求南宋再割讓商、秦二州，否則便舉兵南侵。十月，金人對南宋發動了大規模的進攻。孝宗任命湯思退都督江淮兵馬，但湯思退拒絕赴任，江淮前線的宋軍主力又已全部撤回，金軍幾乎沒有遇到有力的抵抗，楚州、濠州、滁州相繼陷落，金兵已臨長江以北。南宋朝野上下輿論嘩然，紛紛聲討主和派媚敵賣國的無恥行徑。孝宗罷去湯思退，押赴永州管制。太學生張觀等72人又上書孝宗，請斬湯思退等人以謝天下，湯思退在赴永州途中聽說此事，憂懼而死。
在金朝的軍事壓力下，孝宗不得不作出讓步。隆興二年十一月，南宋派王抃前往金營求和，提出新的和議條款，基本滿足了金人的無理要求。此時在位的金朝皇帝世宗吸取完顏亮南侵的教訓，主張“南北講好，與民休息”，既然已經取得了實質性的好處，軍事手段就適可而止，同意和議條款。十二月，宋、金正式簽訂和約，史稱“隆興和議”。
孝宗雖然迫于時勢，與金人媾和，但內心恢複中原的強烈渴望並沒有因此而消失。鑒于張浚倉促北伐而導致失敗，孝宗對用兵之事變得謹慎了許多，集中精力進行各種必要的戰前准備，等待時機，再圖恢複。
孝宗首先大力整頓軍政，提高軍隊戰斗力。從乾道二年（1166）底到乾道六年，他先後進行了三次大規模的閱兵活動，這是南宋建立以來前所未有的舉動，對鼓舞士氣、振奮民心有其積極作用。除親自校閱軍隊外，孝宗還規定各地駐軍每年春、秋兩季要集中演習，對于練兵成績突出的將佐，予以破格提升，武藝出眾的士卒也會獲得重賞。中央禁軍兵員冗濫，無法充當作戰主力，孝宗對其進行揀選，裁汰老弱，補充強壯，使正規軍的戰斗力得以迅速提高。在以往的對金作戰中，民兵是一支重要力量，但常常得不到朝廷的重視。如在淮東地區，原有一種叫萬弩手的民兵組織，在抵禦金兵南侵時發揮過很大的作用，但卻在乾道元年被遣散。乾道五年，孝宗重新恢複了淮東萬弩手，改名為神勁軍，規定每年八虞允文墓志銘
月到次年二月集中訓練，為兩淮前線增添了一支生力軍。 孝宗要再次北伐，將帥人選的問題亟待解決，而此時可以依賴的主戰派大臣卻越來越少。張浚、吳璘等人相繼去世，孝宗最終把領導北伐的重任寄托到了堅持抗金的虞允文身上。完顏亮南侵時，虞允文在采石之戰中曾大敗金兵，表現出傑出的軍事才能，而且他力主以武力恢複中原，與孝宗的心意不謀而合。乾道三年，孝宗任命虞允文為知樞密院事，並接替吳璘出任四川宣撫使。虞允文在四川練兵講武，發展經濟，卓有成效，鞏固了南宋的西北防線，為再次北伐時出兵川陝打下了基礎。
乾道五年八月，孝宗召虞允文入朝，升其為右丞相兼樞密使，掌握軍政大權。虞允文一方面在財力、物力、兵力上積極為北伐作好准備，另一方面，他建議孝宗遣使赴金，要求修改隆興和約中部分侮辱性的條款，一是要求金朝歸還河南的宋朝帝王陵寢之地，二是改變宋帝站立接受金朝國書的禮儀。對于孝宗來說，祖宗陵寢長期淪于敵手，每次金使南來，自己必須下榻起立接受國書，他內心早已視為奇恥大辱。因此，他立即同意虞允文的建議，于乾道六年閏五月，派范成大使金，提出歸還河南陵寢之地和更改接受國書禮儀的要求。金世宗斷然拒絕宋方的要求，金朝群臣也都對南宋擅自破壞和議憤憤不平，盡管范成大與金人據理力爭，毫無懼色，最後還是無功而返。
范成大像
虞允文雖然是北伐的堅定支持者，但實際上他心中顧慮重重。孝宗在隆興和議簽定前，對于和戰的態度總是搖擺不定，最終在太上皇的逼迫和主和派的壓力下，接受了屈辱的和約，對此，虞允文記憶猶新。一旦再次北伐，他擔心孝宗又會像上次那樣改變主意，使北伐半途而廢。而且，孝宗對東宮舊人曾覿等奸佞之輩十分寵幸，這也令虞允文意識到了潛在的危機。萬一北伐不利，自己勢必遭到朝野上下的圍攻，甚至會有殺身之禍。乾道八年九月，他辭去相位，再次出任四川宣撫使。臨行之前，孝宗要求他到四川後立刻出兵，與江淮軍隊會師于河南，虞允文憂心忡忡地說：“我擔心陛下屆時未必能夠配合。”孝宗當即表示：“如果你出兵而朕猶豫，就是朕有負于你；如果朕已舉兵而你不動，就是你有負于朕！”然而，孝宗這番慷慨激昂的話並沒有打消虞允文的顧慮。他到四川後，雖然積極備戰，但卻一再推遲出兵時間。乾道九年十月，孝宗手詔虞允文，催促他早日出師，虞允文以“軍需未備”為由，要孝宗“待時而動”，實際上拒絕了孝宗的要求，從而使孝宗恢複中原的計劃又一次落空。
應該說，虞允文的擔心不無道理，正當他在四川任上時，孝宗任命了堅決反戰的梁克家為宰相，讓這樣的人物主持朝政，勢必會對虞允文的行動有所牽制和阻礙。淳熙元年（1174）二月，虞允文因操勞過度，得病去世，這對孝宗的中興大計和信心無疑是沉重的打擊。南宋再也找不出像虞允文那樣堅決主戰又有才能的大臣，主戰派不少干將已經亡故，尚還在世的大臣也日趨消極保守，更不要說主和派官員了。面對朝廷上下安于現狀的主流意識，孝宗既痛心疾首又無可奈何，自己恢複中原的遠大抱負無從施展，昔日的銳氣漸漸消磨下去，暮氣日重。到了淳熙年間（1174～1189），也就是孝宗在位的後期，他在內外政策上都轉向平穩，南宋朝廷又陶醉在了“中外無事”、偏安一隅的升平景象之中。