当刘锦棠率部攻取托克逊时，张曜等部也攻占了吐鲁番。早在刘锦棠从乌鲁木齐进兵达坂之前，张曜派出所部记名提督孙金彪率领五营进驻东、西盐池。三月初一日（4月14日），张曜亲督嵩武军主力从哈密西进；徐占彪从占城、巴里坤之间的穆家地沟搜山南下，不久，与孙金彪会师盐池。三月初五日（4月18日），徐占彪部暗度戈壁，三月初八日（4月21日），袭取吐鲁番东南门户——七格腾木。九日（4月22日），徐占彪、孙金彪部协同作战，攻占离吐鲁番二百里左右的群展（都善），十二日（4月25日），再克连木沁台、胜金台、鲁克沁，三日凌晨，张曜、徐占彪等部主力进抵吐鲁番城郊，发现守敌白彦虎先已逃窜，此时恰值罗长祜部湘军前来会师，兵势愈厚。西征军允许白彦军部头目马人得出城投降，“命呈缴马、械”，“遂加抚慰，各安生业”，吐鲁番全境克复。
左宗棠在达坂、托克逊、吐鲁番三城克复后指出：“以目前局势言之，南八城门户洞开，应即整旆长驱，以符‘缓进急战’之议。”他正告阿古柏：“如知去逆效顺，缚白彦虎，献南八城，固可不重烦兵力；否则，深沟高垒，先据形势，图老我师，则官军分道长驱，集粮转馈，事不容已。”左宗棠决定迅速收复南八城，他命令刘锦棠速谋进取，务出万全。调张曜同赴前行，兼筹粮运。饬徐占彪留吐鲁番办理善后，西征大军已锐不可当，南八城的收复也为期不远。
阿古柏在西征军的强大攻势面前，“知人心已去，日夜忧泣”，遂于四月行至库尔勒“饮药自毙”。
阿古柏毙命的当天，其次子海古拉将尸沉入水中三日取出，“用香牛皮包裹，曦其死党异行”，将军队集中到库尔勒，并于四月二十日（6月1日）宣布阿古柏暴死的消息。二十五日（6月6日），海古拉把军务交给艾克木汗后，便运送阿古柏的尸体西往喀什噶尔。他离开库尔勒的第二天，艾克木汗即自立为汗，随后西窜占据阿克苏。五月十三日（6月23日），海古拉从阿克苏赶赴喀什噶尔，在离喀什噶尔不远的克孜勒苏河桥上被他的哥哥伯克胡里杀死。阿古柏建立的所谓“哲德沙尔汗国”已处于分崩离析的状态之中。
六月，伯克胡里集中了一支5000人的军队去进攻刚刚占领阿克苏的艾克木汗，艾克木汗则以4000人的兵力迎击，双方火拼的结果，艾克木汗战败后投入沙俄的怀抱。阿古柏匪帮内部，一片混乱，原先投靠阿古柏的一些南疆上层分子，也纷纷向清军投诚。
清廷在“关外军情顺利，吐鲁番等处收复后”的有利形势下，令左宗棠就南疆和伊犁问题“通盘筹划”，“统筹全局”，迅速密奏。左宗棠在上奏中指出：
立国有疆，古今通义。……顾祖禹于地学最称淹贯，其论方舆形势，视列朝建都之地为重轻。我朝定鼎燕都，蒙部环卫北方，百数十年无烽燧之警，不特前代所谓九边皆成腹地，即由科布多、乌里雅苏台以达张家口，亦皆分屯列戍，斥堠（hòu）遥通，而后畿甸宴然。盖祖宗朝削平准部，兼定回部，开新疆、立军府之所贻也。是故重新疆者所以保蒙古，保蒙古者所以卫京师。西北臂指相连，形势完整，自无隙可乘。若新疆不固，则蒙部不安，匪特陕、甘、山西各边时虞侵轶，防不胜防，即直北关山，亦将无晏眠之日。而况今之与昔，事势攸殊。俄人拓境日广，由西而东万余里，与我北境相连，仅中段有蒙部为之遮阂。徙薪宜远，曲突宜先，尤不可不豫为绸缪者也……
方今北路已复乌鲁木齐全境，只伊犁尚未收回；南路已复吐鲁番全境，只白彦虎率其余党，偷息开都河西岸，喀什噶尔尚有叛弁逃军，终烦兵力。此外各城，则方如去虎口而投慈母之怀，自无更抗颜行者。……英人为安集延说者，虑俄之蚕食其地，于英有所不利。俄方争土耳其，与英相持。我收复旧疆，兵以义动，彼将何以难之？设有意外争辩，枝节横生，在我仗义执言，亦决无所挠屈。……至省费节劳，为新疆画久安长治之策，纾朝廷西顾之忧，则设行省、改郡县，事有不容已者……
这段议论可谓高瞻远瞩。左宗棠不仅阐述了保卫新疆的重要意义，而且第一次正式向清廷提出于新疆设置行省的建议，为清政府的正确决策起到了积极作用。
光绪三年七月十七日（1877年8月25日），刘锦棠等部经四个月休整后开始向南八城进军。刘锦棠先派提督汤仁和率队由托克逊进扎苏巴什、阿哈布拉两处，继派总兵董福祥等率营由阿哈布拉、桑树园、库木什、榆树沟一带至曲惠安营，随后刘锦棠率部由大路向开都河进发。开都河源于天山之麓，汇而南趋，横贯库尔勒和喀喇沙尔。白彦虎逃窜至喀喇沙尔渡过开都河西岸后，“即壅开都河水以阻官军，漫流泛滥，阔可百余里”。刘锦棠师至，只好令将士凫水经过或搭浮桥转运军械。八月，和田伪阿奇木伯克尼亚孜宣布反正，响应清军。伯克胡里虽然打败了尼亚孜，但是当他还停留在阿克苏时，刘锦棠就已发动了收复南疆的最后一次进攻——秋季攻势。九月初一日（10月7日），刘锦棠军不战而入喀喇沙尔。此时白彦虎因惧被歼，早已窜至库车。九月初三日，西征军进入库尔勒，又是空城一座。接着，刘锦棠督率所部于当月十二、十八、二十日先后进取库车、阿克苏、乌什。这样，南八城中的东四城（喀喇沙尔、库车、阿克苏、乌什）已为西征军克复。左宗棠认为：“新疆南路以阿克苏为关键，北通伊犁，西连乌什，东接库车，迤西达喀什噶尔，又可达叶尔羌、英吉沙尔，稍南而东，则达和田，为形势所必争。阿克苏既复，该逆窜路悉穷，既由乌什边外逸去，非至喀什噶尔，别无归宿。所盼大军围剿，或可聚歼。”此时，左宗棠激动不已，他看到“此次官军浩荡西征，一月驰驱三千余里，收复喀喇沙尔、库车、阿克苏、乌什四城，南疆八城已复其半”。
刘锦棠部在阿克苏会师，张曜部也于十月初二日由喀喇沙尔遄指库车，“前矛既锐，后劲仍道，戎机顺迅，古近罕比”。这样，“如叶尔羌速下，官军会攻喀什噶尔，并规全局，似戡定之期当亦不远矣”。但他仍告诫西征将士要保持冷静，指出：“军事瞬息千变，非敬谨襄事，必蹈危机，固有不可轻心尝试者。”十一月间，刘锦棠分兵两路进攻喀什噶尔，伯克胡里与逃至那里的白彦虎窜往俄国境内。已降敌的前喀什噶尔守备何步云亦乘机反正。刘锦棠闻讯，立即挥军分路前进，于12月中下旬连克喀什噶尔、叶尔羌、英吉沙尔。伯克胡里、白彦虎等率残部逃入俄境。1878年1月2日，清军攻克和田。至此，整个新疆除沙俄侵占的伊犁地区外，全部收复。于是，清廷晋封左宗棠二等侯爵，以资激励。
左宗棠在收复南疆后，总算是舒了口气。他总结了此前进兵的经验，肯定了西征军将士的功绩，他在家书中这样写道：“南疆底定，以事功论，原周秦汉唐所创见。盖此次师行顺迅，扫荡周万数千里，克名城百数十计，为时则未满两载也。而决胜机制全在缓进急战四字，细看事前各疏可知大概。至其本原，则仁义节制颇有合于古者之用兵。理主于常而效见为奇，盖自度陇以来未有改也。贼以其暴，我以其仁；贼以其诈，我以其诚，不以多杀为功，而以妄杀为戒。故回部安而贼党携，中国服而外夷畏耳。实则我行我法，无奇功之可言，在诸将士劳苦功高。朝廷论功行赏，礼亦宜之。至于锡封晋爵，则在我实有悚息难安之隐。”
左宗棠以年近古稀的高龄，率军出入沙漠不毛之地，历尽千辛万苦，终于取得了收复新疆的重大胜利。收复新疆，不仅恢复了祖国的统一，而且也沉重地打击了英、俄帝国主义妄图分割新疆的狼子野心。这个辉煌功绩，将永垂史册！
扶柩出征收伊犁
在收复新疆的战争进程中，清政府多次与俄国交涉，要求归还伊犁。沙俄政府以种种借口，拒不交还。阿古柏侵略势力被消灭后，清政府乘胜向俄国索还伊犁，并要求引渡白彦虎等。沙俄政府一面答称，如果赔偿俄国占领伊犁之军费，可以交还；一面又唆使白彦虎、伯克胡里残部等多次回窜新疆，骚扰边境，企图借口边境未靖，缓交伊犁。清军粉碎了敌人的骚扰，予敌以毁灭性打击。
1879年5月，左宗棠以67岁的高龄，带病的身躯，冒着盛夏的酷热，抬着棺材出关，誓与沙俄决一死战。
崇厚在沙俄的威胁讹诈下，竟于1879年10月2日在黑海岸边的里瓦吉亚与俄国代表签订了丧权辱国的《交收伊犁条约》。消息传来，激起朝野上下的极大义愤，以致“街谈巷议，无不以一战为快”。左宗棠更是痛心疾首，上奏痛斥沙俄的侵略行径和崇厚的卖国行为。他提出解决伊犁问题必须坚持“先之以议论，委婉而用机；次决之以战阵，坚忍而求胜”的方针。
1880年5月25日，已68岁高龄的左宗棠亲自率军1000余人离开肃州，出嘉峪关向哈密进发。我们可以想象，花甲之年又重披战袍，骑上战马，指挥千军万马，驰骋于塞北边关，此等场面何等壮烈，此爱国之心何等忠贞。
6月15日，左宗棠率大军抵达哈密，立刻积极部署防务。
在左宗棠积极备战的支持下，曾纪泽的外交谈判有了进展。在左宗棠以武力为后盾的努力下，1882年2月17日（光绪七年十二月二十九日），塔尔巴哈台参赞大臣升泰抵达伊犁，与俄方代表商讨收交办法。3月22日，双方换文，伊犁将军金顺随即带兵进驻。至此，被沙俄强占达11年之久的伊犁，终于回到了祖国怀抱。一个英国外交官评论说：“中国已迫使俄国做出了它从未做过的事：把业已吞下去的领土又吐出来了。”
大将筹边尚未还，湖湘子弟满天山。
新栽杨柳三千里，引得春风度玉关。
这是杨昌浚1879年写的一首七绝。这首诗热情赞颂了左宗棠率清军收复新疆的巨大功绩，也讴歌了实现这一壮举的最高统帅左宗棠的爱国主义精神。玉门关外，左宗棠率大军栽下的绵延几千里的杨柳，绿叶婆娑，向后人诉说着左宗棠的伟大历史功绩。在以后的五年中，左宗棠曾四次上奏朝廷，要求在新疆建省。左宗棠这一夙愿，在他去世后几个月终于实现了。经过几十年的人间沧桑，新疆建省对巩固西北边防的重要性才被更多的人所认识。
从左宗棠收复新疆的战争中我们可以看出，只要指挥统一得当，将帅上下一心，满清的战斗力还是强大的。占领新疆的浩罕国（实为俄罗斯属国），其装备也为俄式。但清军仍能高歌猛进，一路西进，打得敌人狼狈而逃。
洋务运动给清军带来的变化不能不说让清军战斗力得到了提升。其实，更应该说是力主洋务运动的左宗棠给清军带来了这种战斗力。这不仅仅表现在装备的近代化上，更重要的是老将军的一颗爱国之心和那股让侵略者望风而逃的斗志。
这些让当时的沙皇俄国也大为惊愕，不得不与中国签订了《中俄伊犁条约》，承认了伊犁地区为中国领土。这在满清末年的外交史上可谓是为数不多的亮点。
左宗棠青年时代就怀有远大理想，一生忠贞报国。收复新疆，让新疆回归祖国怀抱，是左宗棠为祖国作出的最大贡献。诚如曾国藩所述：“国幸有左宗棠也。”