吴三桂叛乱，不仅使前线各省形势紧张，也引起了后方的人心浮动。十二年底，叛乱消息在北京传开后，城里有名叫杨起隆的，假称是明崇祯帝的三儿子，即朱三太子，串联旗下家奴，酝酿起事。十四年春，察哈尔蒙古和硕亲王布尔尼叛乱反清。这两起事件，虽很快被平息下去了，但康熙的心情十分沉重，时刻悬念前线的胜负，繁忙的军务，使他日夜不得安闲。对此，其祖母孝庄皇太后亦日夜思虑，常为康熙出谋献策，鼓励他要持心坚定，不能慌乱。康熙在祖母的启示下，为了安定人心，他每日出游景山骑射，“经筵”、“日讲”亦照常进行。康熙这样安排起居作息，较好地缓解了朝廷内外的紧张气氛。但当时也有人说闲话，认为皇帝毕竟年轻，在这样危急的时候，仍贪恋游山玩水。据说曾有人投帖于景山路旁：“今三孽及察哈尔叛乱，诸路征讨，当此危殆之时，何必每日出游景山？”康熙见后，仍佯装悠闲自得。他后来回忆说：“当时朕若稍有疑惧之意，则人心摇动，或致意外，未可知也。”
康熙在平叛战争开始的时候，就想用招抚之策，分化瓦解叛军力量。但平叛初期，军事不能造成压倒敌人之势，因而招抚不得奏效。后来在平定陕西王辅臣叛乱中，总结出了剿抚兼施的经验。王辅臣为吴三桂的养子，任陕西提督。吴三桂初叛时，就致信令其叛乱反清。王辅臣不从，并派了儿子王继贞赴京向朝廷报告这件事，以表示效忠。康熙赞赏王辅臣“坚守臣节，益见忠贞”，当即授其三等精骑尼哈番，同时授其子为大理寺少卿。后来因经略莫洛对王辅臣处处怀疑和歧视，王辅臣于十三年十二月发动了叛乱。康熙担心事态扩大，动摇西北，即遣王继贞回陕向其父亲宣谕诚心招抚之意。接着又给王辅臣发了言词恳切的专敕，劝其归正：
“尔自大同隶于英王后，归入正白旗，世祖章皇帝知尔赋性忠义，才勇兼优，拔于俦伍之中，置之侍卫之列。继随经略洪承畴进取滇、黔，果能殚心抒忠，茂建功绩，遂进秩总戎。迨及朕躬，以尔勋旧重臣，岩疆攸赖，特擢秦省提督，来京陛见，面加询问，益悉尔之忠贞天禀，猷略出群，朕心深为嘉悦，特赐密谕，言犹在耳，想尔犹能记忆也！去冬吴逆叛变，人怀观望，尔独首倡忠义，举发逆札，遣子继贞驰奏。朕召见尔子，面询情形，愈知尔之忠诚纯笃，果不负朕知。疾风劲草，于今见之！……经略莫洛奏请率尔入蜀，朕以尔与莫洛和舟共济，毫无嫌疑，故令尔同往建功。兹兵变之后，面询尔子，始知莫洛与尔心怀私隙，颇有猜疑，致有今日之事。则朕之知人未明，俾尔变遭意外，忠荩莫伸，咎在朕躬，于尔何罪？朕之於尔，谊则君臣，情同父子，任寄心膂，恩重山河。以朕之倦倦於尔，知尔之必不负朕也。至尔所属官兵，被调进川，征戍困苦，行役艰辛，朕也悉知。今变起仓促，情非得已，朕惟加矜恤，并弗致谴。顷已降谕，令陕西督抚招徕安插，并遣尔子往宣朕意。恐尔尚怀犹豫，兹特再颁专敕，尔果不忘累朝恩眷，不负平日忠忱，翻然悔悟，敛戢所属官兵，各归队伍，即领率仍归平凉原任。已往之事，概从宽宥。或莫洛别有变故，亦系兵卒一时愤激所致，并不追论。朕推心置腹，决不食言，勿心存疑畏，有负朕笃念旧勋之意。”
王辅臣接到康熙的专敕后，反清态度更加游移起来，就率部从秦州退保平凉，寄希望于朝廷招抚。这情况给吴三桂知道了，就立即派人给王辅臣送去犒师银20万两，同时封其为平远大将军、陕西东路总管，并命令四川叛将吴之茂等出陇西应援。这下王辅臣倒又首鼠两端，犹豫不定起来了，进而继续坚持反清。鉴于这样的情况，康熙重用西线3汉将张勇、赵良栋、王进宝，以武力优势，进行了一年多的大力进剿。最后，将王辅臣的兵马分别重围于平凉、固原（今属宁夏）。王辅臣无计可施，主动乞降。但康熙倒反而怀疑他是缓兵之计，不理睬他，两军又相持了一年多。康熙见强攻不下，转而又采用招抚策略，令抚远大将军图海接受王辅臣请降。十五年（1676年）六月，王辅臣率众归降，康熙命复王辅臣原官职，并加授太子太保，授予靖寇将军，鼓励他要立功赎罪。
康熙将剿抚兼施的经验，迅速推广到平叛的各个战场，要求对叛乱之人，只要有悔罪输诚之心，都可以容受。继陕西之后，康熙将剿抚重点放到福建的耿精忠。他将耿精忠与吴三桂加以区别。认为他们之间情况不同：吴三桂本身是投诚之人，是背恩反叛，应该严惩，而耿精忠自其祖父以来40多年，三世受恩于朝廷，他叛乱是无知，不能与蓄谋已久的首倡叛乱者比。因此，康熙对在京的吴三桂的儿子和孙子加以正法，而对耿精忠的几个弟弟照旧宽容，对他所属官兵也不加罪，早在耿精忠叛乱不久的时候，康熙就派使臣赶到福建传令他，要他追念历朝的恩德及父辈的忠贞遗言，革心悔过，投诚自首，即可赦免前罪。康熙派大将军杰书到福建和浙江前线时，一再强调在加强军事进攻的同时，要经常派人前去招抚。
十五年六月，台湾郑经乘耿精忠大部兵力集中于江西、浙江作战，进兵占据了福建漳州、泉州等地，由此，耿、郑之间矛盾尖锐起来。康熙看到这时是进攻和招抚耿精忠的大好时机，即命杰书一面遣兵攻耿精忠福建各地守军，一面遣使劝说耿精忠要明晓时势，早日降归。到九月份，清军收复了建宁、延平（今南平）等府。耿精忠遭到两面夹击，已无力再战，便派儿子耿显祚迎清军入福州城，耿精忠率文武官员出城相迎。康熙命耿精忠仍留靖南王爵，率所属官兵随大军作战，立功自效。
康熙在剿抚兼施解放福建问题的同时，广东的形势开始恶化。十五年初，平南王尚可喜重病，其长子尚之信代理其职行事，接受吴三桂授予的招讨大将军伪职，夺了其弟尚之孝平南大将军的兵权。康熙接到奏报后认为，尚之信叛乱不可怕，其和吴三桂矛盾重重，不会得到吴三桂的信任，只要福建耿精忠解决了，尚之信就会迎刃而解。所以康熙要杰书先集中力量打击耿精忠。果然不出康熙所料，十月份耿精忠归降后，尚之信开始动摇了，又发现吴三桂遣重兵分守广东各地要冲，对自己并不信任，所以就主动派人带了密书，到扬威大将军喇布军前请降。康熙知道后，即令赦免尚之信的罪行，让他暂留原地，相机参与征剿，争取立功。十六年（1677年）五月，尚之信于广东韶关，率省城文武官员及兵民剃发投降，康熙命尚之信袭封平南亲王，其部属将领都复原职。康熙对大学士们说：“叛乱之罪在吴三桂，与被胁从之人无关，只要能悔罪投诚，应一概宽免。”
康熙对广西方面的招抚也十分重视。十六年五月，参加叛乱的广西提督马雄的母亲，要求派孙子马承先、马承霄去广西劝说马雄归降。康熙即授马承先兄弟俩游击衔前往，叫他们捎去亲笔谕旨进行劝说。广西还有个将军叫孙延龄，十三年于桂林叛乱后，吴三桂封其为临江王。孙延龄的妻子孔四贞，是定南王孔有德的女儿。孔有德于顺治初年阵亡后，孔四贞被孝庄皇太后收为养女，对朝廷有好感，因此常劝丈夫反正。到十六年，因形势对叛军越发不利，所以孙延龄有了反正的念头。这事被吴三桂知道了，就立即派孙子吴世琮等进兵桂林，诱杀了孙延龄。从此，广西叛军实际上为孔四贞统率了。孔四贞对孝庄皇太后的感情比较深厚，因此想率众归降朝廷。康熙知道这情况后，马上派督捕理事官麻勒吉去广西，具体负责招抚孔四贞，使广西的叛乱很快就平定了下来。
康熙于十六年后，将剿抚兼施的策略陆续在湖南、四川、云南、贵州等省全面推行。明确规定，凡参加叛乱的文武官员兵民等，只要能悔罪归正，他们的罪行可以一概不究。如有献城或捕获首领来归的，要给予特别优赏。这规定一实行，迅速见效，投诚的官兵络绎不绝。但康熙对吴三桂的骨干分子来降，强调从严对待，尤其对降而复叛的将领，要从严惩处。如广州总兵祖泽清于十七年（1678年）复叛后，康熙下令不得招抚，不许其投诚。后来祖泽清弄得走投无路，躲进了深山。康熙令各路将军分兵搜山，终于将祖泽清及其子祖良楩擒获，于次年二月凌迟处死，家口籍没入官。
主攻湖南，破格任用军事人才
康熙在平三藩中，把吴三桂作为主要敌人，把湖南作为主要战场。他在十四年就指示大将军岳乐，在江西收复要地稍有头绪，就进兵湖南。那一年，吴三桂企图乘陕西王辅臣叛乱，留兵7万守长沙、萍乡等地，以挡住江西岳乐的部队；又分兵7万守住岳州、澧州等地各个水口，以阻止江北的清军南渡；又遣一`部分兵力逼湖北襄阳，和陕西的王辅臣叛军勾通，联合作战，吴三桂自己亲赶荆州上游的松滋，居中调度指挥。
十五年二月，康熙针对吴三桂的兵力部署和作战意图，将勒尔锦、尚善、岳乐等3名大将军所统的数万兵力投入湖南战场。吴三桂急忙从各地调集了18名将军、10余万人，全力守长江，自己率岳州、澧州的部分兵力援助。康熙早料到吴三桂会采取这一行动，遂命在岳州的尚善、荆州的勒尔锦两位大将军，渡江进攻岳州和澧州。但尚善和勒尔锦于三月份相继渡江后，进展非常缓慢。勒尔锦在太平街失利后，就又退回荆州去了，使康熙的这次迂回包围计划未能实现。
康熙对诸王、贝勒拥兵自重，畏缩不前，贻误战机的现象十分忧虑。为了改变这种局面，大胆地破格任命前锋统领穆占为征南将军，给他调了和岳乐等大将军相近的兵力，将他召到北京，当面交待了战略意图。十六年二月，穆占率兵抵达长沙外围，经过一个多月的准备后，即开始攻城。由于大将军岳乐不予配合，长沙没有攻得下来，而且造成了重大伤亡。而这时吴三桂为了摆脱清军的三面包围，率众往衡州，另遣兵3万往湖南南部的宜章，企图进兵广东。康熙一面派兵坚守广东韶州；一面令穆占等进攻衡州，堵住吴三桂进广东部队的后路。至十七年初，彻底粉碎了吴三桂向广东发展的图谋。
吴三桂在康熙调兵遣将，步步紧逼的打击下，军事上完全丧失了主动，处处陷于被动挨打的境地，便于十七年三月初匆匆称帝，是年76岁，立年号为昭武。改衡州为定天府，封了百官和诸将，封妻子张氏为皇后，孙子吴世璠为太孙，确定实行新的历法。吴三桂即位那天，“金銮殿”上的瓦来不及换黄色的，就临时用漆涂了一下，盖3万间草房作朝房。那天恰遇上刮大风、下大雨，只是草草地举行了一下仪式。
就在吴三桂称帝的第二个月，康熙决定作乘虚进攻的准备。授予率众投诚的吴三桂亲军水师将领林兴珠为建议将军，放在军前出谋献策。五月，康熙采纳林兴珠的建议，从荆州、陕西、河南等地调集3万兵力，集中战船500余艘，寻机进攻。八月中秋晚上，吴三桂正在和其爱妾陈圆圆赏月，忽听有人报告说，他的女婿胡国柱密谋降清，当即如五雷击顶，大喊一声“吾事去矣”，气噎仆倒在地。陈圆圆吓得六神无主，在吴三桂背上捶了好半天，也没有使他苏醒过来。
吴三桂死了，他的孙子吴世璠从云南赶到衡州继位，改年号为洪化。吴世楩不敢留在衡州，便向贵州贵阳撤退。康熙抓住叛军斗志涣散、军心动摇的大好时机，命大将军察尼（尚善卒后察尼代）等水陆夹击，迅速攻岳州。康熙应察尼的请求，下令拨发了1000门子母炮，加强攻城兵器。这种子母炮也叫冲天炮，是康熙命火器制造家戴梓造的。炮长2尺1寸，重300斤左右，炮弹重20～30斤。发射时，子在母腹，母送子出，从天而降，片片碎裂，锐不可当。康熙曾亲自看过子母炮的试射，并封这种炮为“威远将军”。
十八年（1679年）正月，岳州被攻下，康熙得到这胜利消息后，高兴得激发了作诗灵感，他在诗中赞这次胜利是“群臣尽力，将士用命”。岳州一被清军攻破，湖南其他地方的叛军纷纷弃城逃遁。至此，湖南大局已定。
会师昆明，三藩之乱平定
清军攻占湖南后，康熙即部署平叛的最后决战。遣勇略将军赵良栋和奋威将军王进宝进攻四川，大将军赖塔攻广西，大将军彰泰攻贵州。吴世璠于贵阳多次被清军击败，便于十九年（1680年）三月弃贵阳，退守云南昆明，以原南明永历帝筑于五华山的宫城为宫，分兵把守。康熙于二十年初，命在广西的赖塔、湖南的彰泰（取代岳乐）、四川的赵良栋，进兵云南，会战昆明。二月，彰泰、赖塔先后抵达昆明。吴世璠派大学士郭壮图率兵数万，列象阵迎战清军于昆明城外30里，被全部歼灭。彰泰、赖塔遵照康熙的命令，督师将昆明城团围数十里，使城内数月水泄不通。吴世璠怕部将谋变，便下令将各将领家口全部移到五华山宫城；同时派使臣混出了城，带了他的书信去西藏，以割地为条件，请求达赖喇嘛出兵支援。吴世璠的信还未送到达赖喇嘛那里，赵良栋的兵马亦到了昆明。