按照上述方案，清军用了较长的时间调运粮食，补充兵力，调整部署，巩固后方。当时，刘、张、徐三部共计马步四十余营。左宗棠考虑到，“师行日远，留防之兵日增，进战之兵日减”，“况转战数千里，士卒之伤亡疾病又在所不免，额数有缺，则士气易堕”。因此，由关内加拨副将秦玉盛马队一营加强徐占彪部，加拨副将武朝聘马队一营加强张曜部，并令炮队游击陈文英带开花炮往助；令参将侯名贵所率炮队护开花后膛大炮两门，车架开花后膛小炮四门及后膛七响枪三百杆，赶赴乌鲁木齐，续调肃州镇总兵章洪胜、总兵方友升率所部马队两营及总兵桂锡桢马队一营，加强刘锦棠部。为了巩固后路，防敌窜扰，左宗棠又奏调驻防包头的记名提督金运昌所部淮军马步十营出关，分屯古城至乌鲁木齐一线要隘，以保护运输线。同时，抽调徐万福等五营从安西进驻巴里坤，替换徐占彪所部蜀军的防务；以新授哈密办事大臣明春所部四营接替张曜所部嵩武军的防务。对于北路新授伊犁将军金顺所部各营，由于只担任防守，由四十余营裁减为步骑二十营，以节军饷。经过调整，既加强了后方的防护，又集中了进攻的兵力。
1877年1月9日，清廷谕令左宗棠：“一俟春融冰泮，即著饬令各军鼓勇前进，迅扫逆氛，廓清疆圉。”左宗棠规定：张曜部待金运昌部过巴里坤时开始西进；徐占彪部待金部过古城再进；刘锦棠部则待金运昌抵乌鲁木齐商酌后再行南下。并指出：“但能速战，则缓进未尝非策也。”但是，刘锦棠鉴于金运昌部“远道奔驰，未能速赴春融之约，而南路天气炎热甚旱，麦秋收割每在春夏之交”，认为“机有可乘，时不可失，多候一日即多耗一日之粮”，决定提前进军，并约张、徐两部于4月中旬开始行动。
1877年4月14日，刘锦棠率主力一万余人及开花炮队由乌鲁木齐南下，16日进至达坂城西北的柴窝铺（今柴窝堡）时，侦知达坂城敌军尚以为清军仍在乌鲁木齐未动，只在城郊预引湖水遮断通道，造成深及马腹的一片泥淖。刘锦棠根据这一情况，立即派余虎恩等率马队九营、谭上连等率步队四营，分别于夜间乘敌不备，将达坂城四面包围。4月17日黎明，达坂守敌发觉被围，慌忙用英制快枪和开花大炮射击清军，自晨至午不绝、清军虽有伤亡，但阵容屹立如故。刘锦棠赶到后，令各营一面防敌突围，一面筑垒挖壕，准备攻城及阻援。18日，清军炮队抵达，立即察看地形，修筑炮台。当天，海古拉派来增援的骑兵五六百人接近达坂，刘锦棠派提督陶生林等率骑兵一部迎击。敌骑被清军左右包抄，大败而逃。继来增援的一千多敌骑也掉头狂奔。维吾尔族人民冒死出城报告清军：城中阿古柏军“盼援不到，官军锁围日逼，群议突围而走”。刘锦棠得此情报，传令各营加倍严防，夜间遍燃火炬，严密监视敌人动向。4月19日，清军炮兵在城东修筑败炮台竣工。当夜，用开花大炮三尊，连续轰击，先后将城中大炮台，月城及城垛炸塌。后又击中敌弹药库，引起强烈爆炸，大风骤起，火势更旺，敌军死伤甚众。守敌企图从东门突围，遭清军截杀未逞。清军乘势喊话，敌军大小头目惧降，遂克达坂城。是役，总计毙敌二千数百人，俘敌一千二百余人（其中有阿古柏的大总管爱伊德尔胡里等安集延人二百一十三名），缴获战马八百余匹，枪炮等一千四百余件，其中有大开花铜炮一门。刘锦棠下令宽待俘虏，并将俘虏中的南疆回民等全部释放，“给以衣粮，纵令各归原部”。
与此同时，由哈密西进的张曜部和出木垒河南下的徐占彪部；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，并向吐鲁番挺进。
刘锦棠所部自4月20日收复达坂之后，于24日夜继续前进，次日上午抵达白杨河，然后分兵两路；罗长祜、谭拔萃等率步骑六营助攻吐鲁番；刘锦棠自率谭上连、黄万鹏等步骑十四营直捣托克逊。
这时，托克逊的阿古柏侵略军正在四出抢掠，焚烧村堡，准备逃窜。被裹胁的回族士兵，得知清军优待俘虏，盼望清军早日到来。有鉴于此，刘锦棠立即命骑兵先发，步兵随后跟进。在托克逊城外经过激烈战斗，重创敌军。4月26日上午，海古拉等慌忙烧毁存粮和火药，仅率二千余骑仓皇逃往喀喇沙尔。未及逃窜的二万余人，全部投降。是役，毙敌二千余名，清军仅亡三十九名，伤五十三名。
罗长祜分领的湘军进抵吐鲁番后，配合张曜和徐占彪部会攻该城。由于白彦虎早已闻风西逃，把防务交给了马人得，而马人得见大军压境，不敢负隅顽抗，开城乞降。于是，清军顺利地收复了吐鲁番满汉两城。
清军三路并进，不到半个月时闯便连下三城，为直捣敌巢、收复南疆八城创造了条件。此时，迭遭阿古柏匪帮暴虐压迫的南疆各族人民纷纷起来反抗，使阿古柏完全陷于绝望境地。这个帝园主义的走狗，由喀喇沙尔退至库尔勒后，见大势已去，遂于5月下旬服毒自杀。海古拉赶往库尔勒，携其父尸西逃，防务交白彦虎负责。海古捡逃至库车时，被其兄伯克胡里所杀。伯克胡里率部退保西四城，在喀什噶尔称王。他企图在沙俄的卵翼下，苟延残喘，进行垂死挣扎。
达坂、吐鲁番、托克逊收复之后，南疆八城门户洞开，清军本拟乘胜“整旆长驱，以符缓进急战之议”。但是，左宗棠考虑到，要进军喀喇沙尔，途中粮食缺乏，必须靠随军携带，而吐鲁番地区存粮甚少，需要从哈密、巴里坤粮局转运屯集，因此，必须等待新秋采运充足之后，才能继续进军。另一方面，在达坂就擒的阿古柏的大总管爱伊德尔胡里等曾表示愿派人劝说阿古柏投诚，左宗棠和清廷对此都一度心存幻想。直至7月下旬，确知阿古柏自杀、余部西逃之后，左宗棠才决定一埃新秋采运充足，立即向西进军。
二、长途追击，收复南疆八城
1877年8月10日，清廷谕令左宗棠：“刻下已届秋令，著即檄饬各军克日进兵，节节扫荡”。当时，白彦虎已由喀喇沙尔退往库尔勒。为了阻止清军前进，他下令决开开都河，造成河水泛滥。开都河自北而东南注入博斯腾湖，洪水期（5～8月）水宽数百米，是一条障碍性河流。白彦虎决河之后，使喀喇沙尔与库尔勒之间一百数十里的地带成为泛区，深者过顶，浅处亦及马背。此时刘锦棠禀报：一俟清军进逼，白彦虎有可能翻山北窜伊犁，玛纳斯一带。左宗棠经过分析，认为敌人屡遭失败，已出现混乱溃敞状态，其残余各部中，以伯克胡里和白彦虎两股为最大。这两股敌军的特点是：伯克胡里长于据守，白彦虎则长于流窜。左宗棠判断白彦虎“悍鸷不足，狡猾有余。现虽偷息开都河西岸，一闻官军进逼，其避兵鼠窜，自在意中”。而其流窜的方向，则有三种可能：一是西窜库车，阿克苏一带，二是由西转北，绕道伊犁边境回窜昌吉和玛纳斯，三是往东南罗布淖尔（罗布泊）取道吐鲁番边界，东窜敦煌，入青海。在三个方向中，以窜往昌吉、玛纳斯威胁最大，因为这个方向“地势平衍，道路纷歧，难于遮截，非预为择要堵剿不可”。为此，左宗棠一面通知金顺等。远发侦探，加意预防”，一面告知新任署理乌鲁木齐都统英翰饬令金运昌部“加意侦探防剿，毋稍疏忽”。同时，调留防吐鲁番的徐占彪部回扎巴里坤与古城之间，另调记名提督易开俊率马步七营进驻吐鲁番一带。
正当阿古柏反动势力土崩瓦解、行将灭亡的时候，英帝国主义又公然出面干涉。它通过中国驻英公使郭嵩焘向清政府提出保存伯克胡里汗位，将喀什噶尔作为中国“保护国”的无理要求。这时，俄土战争（1877～1878年）业已爆发，英国正忙于维护它在土耳其的利益，不可能给阿古柏残余势力以有效的援助。清廷有鉴于此，对英国再次玩弄的“调停”花招不予理睬。左宗棠更是义正词严地驳斥了英国政府的无耻谰言，指出：“安集延非无立足之处，何待英人别为立国”如果英国要越俎代庖，“则割英地与之，……何乃索我腴地以市恩？”并尖锐地揭露英国不可告人的阴谋是。侵占中国为蚕食之计”。他决心乘胜追击，彻底消灭阿古柏匪帮残余势力。
（一）收复东四城
1877年9月，清军乘秋高气爽之际，开始了收复南疆八城的作战。刘锦棠率马步三十二营为前锋，张曜率马步十六营为后队，并兼筹粮运和办理善后。刘、张两部总兵力为二万余人。
刘锦棠先派数营由托克逊出发，分两路前往曲惠安营：一路沿苏巴什、桑树园子、库米什、榆树沟、乌什塔拉大道；一路由伊拉湖小道前进。沿途搬运柴草，开浚泉井，按程预备，以待大队继进。9月27日，刘锦棠部大队出发。他命步兵各营走大道，自率骑兵各营走小道，于10月2日同抵曲惠。