仁宗天圣九年（1031）三月，欧阳修正式到西京洛阳就任西京留守推官。唐朝建都长安，故以洛阳为其东都；宋代京城改在汴京（今河南省开封市），故以洛阳为其西京。当时的西京留守是钱惟演。这钱惟演是当时西昆诗派的重要人物之一，诗文都颇有影响，又好交友，故其幕府中多名士，如尹洙（师鲁）、梅尧臣（圣俞）等。欧阳修来到这样一个文学氛围极浓的环境中，真是如鱼得水，不但受到西昆派诗文风的濡染，而且以更大的热情和精力与尹洙等人研习古文，与梅尧臣等人研习诗歌，成为其领导诗文革新运动的重要准备。欧阳修积极从事文学活动，遂以文章名闻天下。
洛阳为九朝古都，不但文物鼎盛，而且山水景物宜人。推官属闲职，无多少公可办；领导（留守）钱公风流儒雅，故欧阳修在此任职，多闲暇，纵游览。他曾和朋友们两游中岳嵩山，并和通判谢绛一起奉御香祭告嵩岳庙，同游五人又于峭壁上游神清洞。谢绛有《游嵩山寄梅殿丞（尧臣）书》，详记此次山水之游：“是时秋晴日阴，天未甚寒，晚花幽草，亏蔽岩壁。正当人力清壮之际，加有朋簪谈燕之适。升高蹑险，气豪心果，遇磐石，过大树，必休其上下。酌酒饮茗，傲然者久之。”“方抵峻极上院，师鲁体最溢，最先到，永叔最少最疲。於是浣漱食饮，从容间跻封禅坛，下瞰群峰……”“犹冒夜行二十五里，宿吕氏店，马上粗若疲厌，则有师鲁语怪，永叔子聪歌俚调，几道吹洞箫，往往一笑绝倒，岂知道路之短长也。”又有梅尧臣《希深惠书言与师鲁永叔子聪几道游嵩因诵而韵之》的五百言长诗叙写此事。于此可见洛阳三年，欧阳修及其志同道合的同事们的游山玩水之乐。
洛阳是花都，向有“洛阳牡丹甲天下”之誉。欧阳修在此三年中，饱览洛阳名花，对牡丹尤其情有独钟，并于景祐元年（1034）写下了《洛阳牡丹记》一文，全文分《花品序第一》《花释名第二》《风俗记》第二三部分。《花品序》《花释名》详记了各种品种的特色和得名的由来。当时牡丹品种已达九十余种，人们精心培育，美不胜收。《风俗记》则叙洛阳赏花之风俗，又着重介绍牡丹之栽培技术，反映了当时园艺的成就。这是我国最早的关于对“国色天香”的牡丹的全面记述，具有很高的价值。欧阳修在庆历二年（1042）又作《洛阳牡丹图》一诗：“我昔所记数十种，于今十年半忘之。开图若见故人面，其间数种昔未窥。”由此也可知欧阳修在洛阳是遍赏牡丹名品，而仍以数种“未窥”为憾。也正因如此，他在被贬为夷陵令，见春来而野花未发时敢于说：“曾是洛阳花下客，野芳虽晚不须嗟。”（《戏答元珍》）
洛阳三年是欧阳修初入仕途和初登文坛之际，这里的悠游生活是他一生中最快意的一个时期。当然，也有他生活中难以磨灭的伤痛：他和原配夫人、胥偃之女于他上任之后结婚。两年后，胥夫人生下一子，但未满月而亡故，五年后，胥氏所生子亦夭折。
欧阳修于景祐元年（1034）三月，秩满离开洛阳。