苏轼尽力支援州学学士，他的举动使他备受百姓的欢迎。杭州城存在许多问题：官舍陈旧，军营漏雨，军备残破不堪，城门楼的屋顶可以望见天空。这些都是百年以上的建筑，是钱王时代建立的。前几任太守曾自筑新居，撇下旧房子。甚至曾有一栋房子倒塌，压死过人。苏轼特别向太后上书，要求拨款四万贯重新修筑官舍、城门、楼塔、谷仓，一共是二十七处场所。
杭州人口五十万，却连一家公立医院都没有。钱塘江口地带海陆游客荟集，很容易传染瘟疫。有几种药方相当灵验，苏轼令人用大字抄下药方，以布告方式贴在人口稠密处，以便让普通百姓也都知道。但苏轼对于这种零碎、没有组织的救病工作并不满意，他由政府基金拨出两千缗，自己又捐了五十两金子，在城中心众安桥建了一座公立医院，叫“安乐坊”，这也许是中国第一所公立医院。三年里曾有至少一千个病人看过病，后来医院搬到湖边，改名“安济坊”，苏轼离开后还继续看病。
但是苏轼最伤脑筋的是杭州居民的用水问题和穿过市区的运河淤泥，他请教专家，视察运河水位，订出一个阻止淤泥、清理整个运河区的计划。这是他在杭州的第一件工程，十月——他到任三个月后开始，次年四月完成。这套工程系统发生作用后，运河水深八尺，城内供水源源不断，疏通城内盐桥河的费用也免除了。
供水问题和运河交通一样重要，苏轼试行了不少措施，把西湖的山泉引入城内。本来有六个水库分布在城中各区，但是净水干管常常损坏。十八年前苏轼到本区担任通判，曾协修干管，但是现在西湖布满水草，草根夹着淤泥，湖床不断升高。干管损坏，市民都喝带盐的水，不然就要花钱买湖水，每斗水要一文钱。苏轼请教以前曾监修干管的老和尚，得知干管由大竹筒接成，不能耐久，于是把干管全换成了陶制韧管，上下以石板保护。这是一个昂贵的计划，要接通长达几百米的陶管，由一个水库通向另一个水库。苏轼更进一步，把湖水引入北郊的两个新水库，供应军营用水。他身为军事统领，派一千名士兵工作，一切都办得妥妥贴贴。据说他完成这两个水库以后，杭州几乎每一个地区都可以用到西湖的清水。
由六个供水的小水库推展到全城，苏轼下一步自然要着手应付大水库——西湖的问题。在大众的想象中，苏轼和西湖今日的面貌仍有很大的关连，西湖使杭州得到“人间天堂”的美誉，西湖本身更是人类设计才华最完美的发挥。苏轼完成杭州的运河系统和城内的六个水库，马上开始整建西湖。小水库完成之前，苏轼曾在元祐五年（1090年）四月上书给太后，略述开浚西湖的种种理由，五月他又上书给门下、尚书、中书各省。他说，若不想办法，二十年后整个西湖都会堵掉，杭州人就没有清水可用了。
杭州的繁荣一向和供水息息相关。杭州建市起于唐朝，当时一位大臣开发西湖，使城中居民有清水可用。苏轼整建西湖之前，西湖不断缩小，到处盖着葑草。十八年前葑草占十分之二三的湖面，这次，葑草已覆满了半个西湖。由工程难度来看，这是一件小事，只要清除野草就行了，这是轻而易举的工作，只是前任太守们没有想到。
苏轼的请求获准后，他开始招募几千名工人和船夫，动工修湖，仅用四个月就完工了。安置挖出来的野草和泥土又成为一个大问题，苏轼灵机一动决定用来建长堤。湖岸房舍密集，有不少富家别墅立在岸边，由南岸步行到北岸的人必须绕过两里的岸边，长堤是直线，无形中缩短了距离，又能变成美丽的漫步场所，这道长堤便是著名的西湖苏堤。堤上有六座拱桥，九座亭阁，苏轼生前人们把其中一座亭阁立做他的生祠，挂了他的画像，经常膜拜，追思他的功劳。
如何使西湖永远不生葑草也是一个大问题，苏轼把岸边的湖面开垦出来，给农夫种菱角，农夫自会定期负责除草工作。
苏轼又试行几道更大的计划：开发江苏运河系统；在苏州城外施行拖船驳运计划——日后开发阜阳的西湖，与杭州西湖异曲同工。有些计划没有实现，但是详实的设计和地图证明他具有工程方面的才干。
哲宗元祐六年（1091年），苏轼被召为吏部尚书，人还没有到达京师，又因弟弟苏辙被任命为右丞，所以又改授苏轼为翰林承旨。苏辙不接受右丞的官职，希望同哥哥一起充当从官，未被允许。
苏家两兄弟都位居高官，他们的政敌更是惊慌，对他们展开了猛烈的攻击，苏轼和苏辙一直争论该由谁出京，以使另一个人免受猜忌。苏轼决定出京，但苏辙说弟弟该让哥哥。苏轼一回京就遭到御史们的猛烈攻击，他更加想撤，于是献上辞职信。
苏轼愈是要求离京，政敌们愈觉形势严重，他们甚至说苏轼上表辞职，是运用压力争取相位。苏轼五月二十六日抵京，仅在京师任上短短三月，八月五日，以龙图阁学士知颍州（今安徽阜阳）军州事。
在这段时间里，苏轼曾作一首词，是送给著名诗僧参寥的。参寥与苏轼肝胆相照，友谊甚笃。早在苏轼任徐州知州时，他专程从余杭前去拜访。苏轼被贬黄州时，他不远二千里，至黄与苏轼游从；此次苏轼守杭，他又到杭州卜居智果精舍；甚至在以后苏轼南迁岭南时，他还打算往访，苏轼去信力加劝阻才罢。
苏轼此词，以景语发端，议论继后，但融情入景，并非单纯写景。议论又伴随着激越深厚的感情一并流出，大气包举，格调高远。写景，说理，其核心却是一个情字，抒写出历经坎坷后了悟人生的深沉感慨。
八声甘州·寄参寥子
有情风万里卷潮来，无情送潮归。
问钱塘江上，西兴浦口，几度斜晖？
不用思量今古，俯仰昔人非。
谁似东坡老，白首忘机。
记取西湖西畔，正春山好处，空翠烟霏。
算诗人相得，如我与君稀。
约它年，东还海道，愿谢公雅志莫相违。
西州路，不应回首，为我沾衣。
元祐六年（1091年）颍州收成不好，苏轼有机会看到长江以北乡村的情况，他在颍州八个月时间，看到灾民成群结队由西南向淮河北岸进发，农民撕下榆树皮，与马齿苋、麦麸一起煮着吃。流寇滋生，老弱倒在路边，年轻力壮的就加入盗匪行列。苏轼尽力救济灾民。
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