太平兴国三年（978年），升任西上阁门使。同年六月，汴河在宁陵决口，郭守文率宋州（今河南商丘）、亳州（今安徽亳县）丁壮四千余众，前去治塞汴水宁陵之患。同年冬，他又与阁门副使王侁、西八作副使石全振监督在滑州灵河县（今河南延津）堵塞黄河决堤之患。
征汉败辽
太平兴国四年（979年），宋太宗倾国之力，讨伐北汉，志在一鼓荡平。当时郭守文与判四方馆事梁迥分别统率行营马步军。北汉皇帝刘继元投降后，其弟刘继文兵据代州（今山西代县），不听刘继元之命，投靠辽国，拒绝归宋。郭守文受命率兵出石岭关，挥戈北征，一战而大败刘继文，再战而兵克代州，雁门关之南尽归于宋。宋太宗见郭守文悉熟北土，善于野战，遂诏命其屯兵定州（今河北正定），戍守北陲。郭守文不辱军命，屯驻定州，与辽军激战于满城，大破辽军。郭守文以军功升任东上阁门使、兼任澶州刺史，旋即又升调京师，任内客省使。
太平兴国八年（983年）五月，滑州（今河南滑县）房村黄河决口，黄水泛滥，淹没澶、濮、曹、济四州民田，毁坏官厅、民舍无数。朝廷调发士卒堵塞，命令郭守文全权负责此项工程。郭守文奉命治洪，塞其决口，他率兵堵塞决口，挖掘河道，退却漫水，整治田渠，修筑衙舍，深受乡民拥戴、朝廷嘉赞。久，辽国趁宋黄河决悬难之危，无暇顾及边事，遂南下兵困雄州（今河北雄县）。郭守文撤出河役，奉命率领数万禁军北上赴援。辽军闻讯，解围北撤，待郭守文兵至，辽军早已逃走。
讨伐党项
雍熙二年（985年），诏令郭守文率兵屯守三交，不久加兼武州（今山西武寨）团练使。当时党项既不服辽国，又不服北宋，边警时起时息，西北边陲被扰不断。郭守文到任后，率兵讨伐入侵诸夏部族，先败夏州（今陕西横山）盐城镇岌罗腻等十四个部族联兵，杀敌数千人，俘获上万人，俘获牲畜数以万计。又打败咩嵬族兵众，把他们全部杀死。各少数民族部落非常恐惧，相继来降。使银州（今陕西米脂）、夏州、麟州（今陕西神木）三州的一百二十五个部族、一万六千余户纷纷内附北宋。西北因此稍稍安定。
兵败降职
雍熙三年（986年）春，赵光义发动“雍熙北伐”。当时郭守文任幽州道行营前军水陆都监。激战中，郭守文策马前冲，被辽军流矢射中。为稳定军心，他不动声色，佯作无事，继续督战，军中将士都佩服他的胆量。此次伐辽之战，宋军先胜后败，损失惨重。郭守文亦因“违诏逗留退兵”之过，被降职为右屯卫大将军。
复职去世
端拱元年（988年），郭守文官复原职。三个月后，升任宣徽北院使。又与田钦祚一同任北面排阵使，驻军镇州。又改任宣徽南院使、镇州路都部署。又再次升任为北面行营都部署兼镇定、高阳关两路排阵使，一直充任国家北陲重要军职。同年冬，辽军乘秋膘马壮，易于北军作战之地利、天时，大举南侵。郭守文则防患于未然，以静制动，以逸待劳，在唐河一带（今河北唐县、望都）重创辽军，使之战败北遁。
端拱二年（989年）十月，郭守文去世，终年五十五岁。宋太宗深为痛惜，追赠侍中，赐谥号为忠武，追封谯王，派中使（宦官）护送，归葬汴梁。
郭守文死后一个多月，中使从北方回朝，说道：“郭守文去世时，军中军士们都痛哭流涕。”赵光义询问为何会这样，中使回答说：“郭守文在职时把所得俸禄赏赐全部犒劳士卒，到他去世那天，家中没有余财。”赵光义叹息良久，赐郭守文家五百万钱，并替第三子、襄王赵元侃（即宋真宗赵恒）娶郭守文之女为夫人，此女即后来的章穆皇后。
