左宗棠收复新疆的计划是先平定天山北路，再平定天山南路。1876年11月6日，清军攻克玛纳斯后，北疆地区除伊犁外，其余敌占据点全部被收复。此时冬季来临，大雪封山，不利于开展大规模军事行动，清军遂决定整军备战，待到次年春天再向南疆进军。
阿古柏精心部署防守
在此期间，阿古柏也没闲着。他派遣心腹艾克木汗率步骑8500人，以及马人得、白彦虎残部和1万民团驻守吐鲁番。让大总管爱伊德尔呼里率步骑4400人扼守达坂城。达坂在蒙古语中意为“山顶隘口”，由此可见其地势之险要。爱伊德尔呼里还在东西天山隘口之间筑起一座新城，达坂新城城高墙厚，牢牢把控着从乌鲁木齐南下翻过天山的险要关口。阿古柏又让其次子海古拉率步骑6000人防守托克逊。这三城互为犄角之势，妄图阻止清军南下。阿古柏本人则亲率2万人驻守喀喇沙尔，以便随时策应前方战局。阿古柏的军队在兵力和地理位置上都占据着绝对优势。他企图凭借坚固城池，逐步消耗清军兵力，待双方陷入僵持，再亲率2万人投入战场，彻底歼灭清军。
左宗棠提出了三路并进的作战方案
面对阿古柏如此精妙的部署，左宗棠提出了三路并进的作战方案。具体安排为：刘锦棠率领老湘军从乌鲁木齐南下进攻达坂城，为北路军；张曜部由哈密西进，为东路军；徐占彪率领的川军，从巴里坤出发，越天山南下，为东北路军。刘锦棠要求三路大军均在1877年4月14日出发，并于四月底在吐鲁番会师。这样的安排对于张曜和徐占彪而言，虽然他们路途遥远，但半个月时间恰好能够抵达吐鲁番。然而对于刘锦棠来说，虽说从乌鲁木齐到吐鲁番仅有400公里，可刘锦棠要途经重兵把守的达坂城和托克逊，阿古柏在此战线部署了近6万人，而刘锦棠仅有不到2万人。刘锦棠需在半个月内攻克重兵把守的达坂城和托克逊，还得翻山越岭抵达吐鲁番。很多人质疑刘锦棠能否完成这看似不可能完成的任务。
刘锦棠的首个目标是达坂城。达坂城内的守军是阿古柏最为精锐的部队，此地不但地势险要，城墙高耸厚实，还配备清一色的英国武器。而且达坂城距托克逊仅两天路程，驻守托克逊的海古拉随时能够前来增援。刘锦棠命董福祥率主力“董字三营”作为先锋，从乌鲁木齐南下，急行军100多里，两天后的16日进至达坂城外围并迅速将其包围。4月18日，清军在达坂城外增筑炮台，准备4月19日天不亮时开始攻城。刘锦棠的老湘军都是跟随刘锦棠从金积堡一路征战而来，对刘锦棠极其信任。阿古柏的大总管爱伊德尔呼里坚信清军无法攻破达坂城坚固的城池。他还储备了可供三个月使用的弹药和够吃半年的粮食，且托克逊的援军两天就能到，他毫无顾虑，认为这座堡垒数月都未必能被攻克。
刘锦棠神机妙算轻取达坂城
刘锦棠敢如此信心满满地向达坂城迅速出兵，其实是做了大量功课的。他此前通过情报获取了一份详细的达坂城城防图，刘锦棠发现了叛军一个惊天漏洞，就是敌军将所有弹药全部存于一处。保险起见，他在攻城前没有告诉任何人，以防敌军修正错误。清军在炮台筑成后，他当即下令以开花炮向城内敌军弹药库处猛烈轰击，导致弹药库被引爆，再加上大风骤起，城里燃起了熊熊大火。城里的敌军惊慌溃散，开始四处奔逃。刘锦棠指挥各营截击，逃兵被清军团团围住，除一千多人被炸死，其余全部被俘，阿古柏的大总管爱伊德尔呼里也被活捉。刘锦棠仅付出几人伤亡的代价，仅用半天时间便拿下了固若金汤的达坂城。
刘锦棠的降俘政策
对于大批俘虏，刘锦棠把新疆本地平民，不论哪个民族，都发给衣粮全部释放回家。对于来自浩罕汗国的俘虏，愿留者留，愿走者走。在这一政策的感召下，爱伊德尔呼里主动给阿古柏写了劝降信。沿线的守军听闻清军仅用半天就攻克了坚不可摧的达坂城，瞬间就丧失了信心，迅速向南撤离。阿古柏为避免被刘锦棠释放的俘虏影响军心，让他的儿子海古拉处死了其中的大部分，有少部分逃到清军一方，结果却适得其反，进一步使得阿古柏政权上下离心离德，阿古柏沿途部队的撤退已引发了雪崩效应。阿古柏深知自己的军队已经失控，为了自身安全，他必须后退，决定退至库尔勒重整军队。
阿古柏
清军轻取托克逊和吐鲁番
此时，张曜的东路军和徐占彪部的东北路军在新疆盐池会师，他们于4月21日攻克七克腾木，22日攻克辟展，25日攻克胜金台，直逼吐鲁番。刘锦棠分派罗长祜率步骑6营从北路驰援张曜和徐占彪，合兵进攻吐鲁番。这时新疆本地人听说清军要来，托克逊附近的当地人纷纷起义，开始反抗阿古柏的统治。因为阿古柏的统治极为暴虐，根本不把新疆本地的穆斯林当人看，新疆本地人因此痛苦不堪。面对清军三军合力夹攻，吐鲁番的守军没有抵抗，白彦虎弃城逃跑，马人得开城投降，清军轻松收复了吐鲁番，缴获了不计其数的枪炮，还有堆积如山的粮食。此时刘锦棠和董福祥率骑兵14营进击托克逊，托克逊敌酋阿古柏的次子海古拉闻风逃窜，逃至喀喇沙尔，刘锦棠不费一兵一卒攻克托克逊。
刘锦棠从乌鲁木齐出发，仅用了12天时间，一炮突破了阿古柏6万大军的防线，接连攻下了达坂城、托克逊和吐鲁番，迫使阿古柏退至库尔勒，这堪称人类战争史上的一个奇迹。
