安定陕西
道光二十六年七月，林则徐任陕西巡抚后，便上书皇帝，宣称陕西“东北毗连晋豫，西南壤接川甘，道路纷歧，奸究易于出没。如佩执凶器之刀匪，此拿彼逃，最为民害”。并表示决心要把“除暴安良”、“严缉捕以靖地方”，作为接任陕西巡抚后的“首务”。当时刀客的活动主要在关中地区，尤以渭南、富平、大荔、蒲城一带最盛行。他们“有窝巢以为藏身之固，有器械以为抵御之资”。所以“不独兵役避其凶锋”，即州县营员亦“惜费惮劳”，“望而却步”。
林则徐上任后，对地方官吏兵勇的所谓“锢习”，首先是“剖析开导，务令极力破除”，增强他们“缉匪”的勇气和信心，然后以“马得讽纠众夺犯伤差案”，从渭南刀客下手。此案原发生在五、.六月间，七、八月林正式接任后，便“亲提研鞠”，除判首犯马得讽以斩刑、“就地正法”外，而将刀客赵恩科子、史双儿等人，“不分首从，发云贵两广极边烟瘴充军”。到是年底，由于林则徐积极督剿，在关中东部各县，以及陕北的安塞等县，又相继缉获146人，其中明确称为“刀匪”的有46人，均从严惩处。对林则徐积极镇压刀客的行动，道光帝朱批“所办甚好”，大加赞赏。
在镇压了“刀客”之后，林则徐采取了一系列赈灾措施。一方面，把西安府等地的一百多万石存粮向贫民平粜，对于无力购粮的极贫户与老弱病残者，由官方收养，省城西安即收养极贫百姓三四千人；劝绅商富户出钱出粮救济其所在村寨的贫困户，并令地方官与各地富户收买、质押耕牛，以免影响耕种；另一方面，向清廷连上《被旱各属分别缓征折》《咸宁等十二州县应征粮石展限奏销折》，请求朝廷缓征钱、粮。为从根本上免除灾荒，他筹议兴修关中水利，命陕西督粮道张集馨对《关中胜迹图志》一书加以研究，提出方案。这一计划终因费用太大，未能实现。林通过上述多种办法，使陕西局势得到暂时的稳定。
防卫新疆
林则徐不顾年高体衰，从伊犁到新疆各地“西域遍行三万里”，实地勘察了南疆八个城，加深了对西北边防重要性的认识。林则徐所译资料中发现沙俄对中国的威胁，促成了他抗英防俄的国防思想，成为近代“防塞论”的先驱。于是他明确向伊犁将军布彦泰提出“屯田耕战”，有备无患。他还领导群众兴修水利，推广坎儿井和纺车，人们为纪念他的业绩，称为“林公井”“林公车”。林则徐根据自己多年在新疆的考察，结合当时沙俄胁迫清廷开放伊犁，指出沙俄威胁的严重性，临终时曾大声疾呼，告诫国人：“终为中国患者，其俄罗斯乎！吾老矣，君等当见之。”果不其然，六十余年之后，数百万领土已被蚕食鲸吞，历史证明了林则徐是正确的！