根据阿古柏在达坂、吐鲁番、托克逊三城部署重兵,加强防守,其本人则坐镇喀喇沙尔指挥的情况,左宗棠于1876年11月初拟定了三路并进收复南疆的作战方案:刘锦棠部由乌鲁木齐南下攻达坂城,为北路;张曜部由哈密西进,为东路;徐占彪部出木垒河,越天山南下,为东北路。张、徐两部协力攻取吐鲁番,得手后,立即攻托克逊。
1877年4月14日,清军开始向南疆进军。刘锦棠率主力1万余人及开花炮队由乌鲁木齐南下,16日进至达板外围,乘守敌不备,迅速完成对该城的包围。4月18日,清军打退增援之敌,在达坂城外增筑炮台。4月19日,炮台筑成,清军用开花大炮轰塌城中大炮台、月城和城垛,击中敌弹药库,敌军死伤甚众,企图突围,被清军截杀未逞。敌守军在清军强大攻势面前只得投降,达坂城克复。这一战,清军共击毙敌军2000余人,俘敌1000多人。与此同时,张曜部和徐占彪部在盐池会师后,于4月21日克七克腾木,22日克辟展,25日克胜金台,向吐鲁番挺进。
4月26日,刘锦棠部攻克托克逊。随后,张、徐二部在罗长枯部湘军协助下收复吐鲁番。至此,清军三路并进,未及半月即收复三城,为彻底打败阿古柏创造了条件。南疆人民纷纷起义,反对阿古柏的反动统治。阿古柏见大势已去,于5月下旬逃至库尔勒自杀(另说他杀)。其子伯克,胡里在喀什噶尔称王,继续顽抗。
1877年9月,清军挟连克三城余威,乘秋高气爽之际,开始部署收复南疆八城之战。刘锦棠率马步32营为前锋,张曜率马步16营为后队,共2万余人,向西挺进。敌守军放弃喀喇沙尔和库尔勒西逃往库车。刘锦棠根据敌西逃库车,立足未稳等情况,决定亲率精兵追击。10月15日,刘锦棠率2000精兵追至布古尔(今轮台),击败敌骑千余。10月18日,追至库车城外,发现大量敌军。刘锦棠在随后跟进的部队到达后,猛攻库车,敌军大败,白彦虎率余部向西逃跑。清军收复库车。
10月19日,刘锦棠继续西进,21日抵拜城,22日在铜厂大败白彦虎军和伯克,胡里军。24日,清军克阿克苏城。26日克乌什。至此,清军在一个月内驰驱1000公里,连克南疆东四城--喀喇沙尔、库车、阿克苏和乌什。
清军的破竹之势,使盘踞在西四城(叶尔羌、英吉沙尔、和阗、喀叶噶尔)的敌军惊恐万分。和阗叛军呢牙斯向清军请降,并主动率兵围攻叶尔羌。伯克·胡里率兵自喀什噶尔增援叶尔羌,打败呢牙斯。但前喀什噶尔守备何步云乘机反正,率数百满汉兵民占据喀什噶尔。伯克·胡里赶忙回救喀什噶尔。何步云派人向刘锦棠乞援。刘锦棠当机立断,决定不待张曜全军到达,便分兵三路前进:一路由余虎恩率步骑5营从阿克苏取道巴尔楚克(今巴楚东)直趋喀什噶尔为正兵;一路由黄万鹏率骑兵6营、张俊率步兵3营,经乌什取道布鲁特边境,出喀什噶尔西为奇兵,约定于12月18日两路同抵喀什噶尔;刘锦棠自率一部经巴尔楚克直捣叶尔羌和英吉沙尔,策应攻取喀什噶尔。12月17日,余虎恩、黄万鹏等部齐至喀什噶尔,当晚一举收复该城。伯克,胡里、白彦虎率残部逃入俄境。12月21日,刘锦棠收复叶尔羌,24日收复英吉沙尔。1878年1月2日,清军克复和阗。至此,新疆全境除伊犁地区外,全部收复。清军收复新疆之战取得伟大胜利。1881年,中俄通过谈判,中国收回伊犁。
清军收复新疆的正义之战,不仅有力痛击了阿古柏侵略势力,而且粉碎了俄英两国利用阿古柏势力分裂我国的图谋,维护了国家的主权与统一。收复新疆成了左宗棠一生中一个十分重要的闪光点!