同治八年八月十一日，劉松山向北花馬池進(jìn)兵，西行四十余里遭遇回軍，他令蘇松鎮(zhèn)總兵章合才、道員劉錦棠率馬步各營從南邊出擊，自己則率隊西行，駐守安定堡。

行至甜水河，"賊騎千余忽從兩旁山塢沖出，意似繞截官軍"，劉松山采取馬步合圍戰(zhàn)術(shù)，令提督李占椿、李就山及知州李數(shù)棠率部截?fù)?，提督余虎恩、陳宗藩率馬隊在后沖殺，提速蕭章開、曾德喜、李云貴率步隊擊其右，提督潘運璋、彭緒炘、譚上連率馬隊繼之。

官軍分路縱擊，殲敵約二百名，生擒十九名，奪馬七十余匹，初戰(zhàn)告捷。

隨后，官軍向靈州城北郭家橋一帶進(jìn)攻，敵軍以 "馬步橫排數(shù)十團(tuán)，人馬約計七八千" 迎戰(zhàn)，劉松山令各軍列隊迎擊，敵軍騎賊分兩面猛沖，步賊數(shù)路繼進(jìn)，兇悍異常。

劉松山又令余虎恩、陳宗藩、彭緒炘率馬隊從左路進(jìn)攻，何作霖率步隊繼之，潘運璋、譚上連率馬隊從右路之右進(jìn)，周勝國率步隊繼之，"各營槍炮連環(huán)開放，間以炸彈，聲震山谷"。

鏖戰(zhàn)許久，劉松山見敵軍馬隊眾多，難以攻破，除自督譚拔萃及馬步各營沖殺外，還飛令何作霖、周國勝督步隊附馬隊加勁猛撲，"立將賊眾沖為十余起，人馬溺斃無數(shù)"，余敵向金積堡逃竄。

官軍乘勝追殺，追至吳忠堡附近下橋時，回軍因水深橋小，收隊而返，此役斬殺敵軍千數(shù)百名，生擒一百十三名，奪獲戰(zhàn)馬騾驢千余匹，槍械數(shù)千件，官軍員弁陣亡十五名，中炮受傷者總計五十四名。

劉松山率軍一路推進(jìn)，先后攻克了吳忠堡、郭家橋等地，直逼金積堡外圍，馬化龍見勢不妙，開始采取 "堅壁清野" 策略，燒毀堡外所有莊稼，切斷清軍糧道，同時加快與新疆阿古柏和沙俄的聯(lián)系，尋求外部支援。

十一月，左宗棠調(diào)金運昌率卓勝軍，由榆綏護(hù)持軍運，向西推進(jìn)，到達(dá)靈州之南，并令張曜、金順兩軍先在河西布防，官軍對金積堡的包圍之勢逐漸形成，此為進(jìn)攻金積堡第一時期。

同治九年（1870）正月十四日，劉松山率軍攻打位于金積堡正東方向的馬五寨。

劉松山令金運昌一軍先行進(jìn)攻，敵軍 "步賊陣于各營破莊之前，騎賊左右排列，步隊甚整"。

清軍各路齊出，采取先攻敵軍馬隊的戰(zhàn)術(shù)，"火器并發(fā)，刀矛并進(jìn)"，敵軍向東南胡家堡奔去，但沿途冰凌凝滑，馳走不前，官軍追殺五里，收隊而返。

隨后劉松山令各軍趁勝急攻馬五寨，然 "寨大而堅，悍賊踞寨東一卡，誓死抵抗"。

劉松山在策馬攻寨過程中被寨中飛子打中，墜馬受傷去世。

消息傳到?jīng)苤葑笞谔牡拇鬆I時，已是深夜，左宗棠正在燈下批閱軍報，聽聞此訊，手中的毛筆 "啪嗒" 一聲掉在地上，墨汁濺滿了奏稿。

他跌坐在椅子上，久久沒有說話，營帳內(nèi)的燭火搖曳，映著他蒼白的臉，這位年近六旬的陜甘總督，第一次在戰(zhàn)場上感到了絕望，他知道，如果金積堡之戰(zhàn)失敗，不僅陜甘回亂會愈演愈烈，新疆也將徹底失去，中國西北的版圖將被徹底改寫。

劉松山死后，金積堡的回軍士氣大振，馬化龍立刻組織反攻，派出數(shù)路人馬沖出金積堡，不僅截斷了葉升堡這個糧路樞紐，還打進(jìn)陜西境內(nèi)，襲擾清軍后方，同時加快與阿古柏的聯(lián)系，請求其出兵支援。

定邊、安定等地的失陷，讓清軍的糧道雪上加霜，前線軍隊一度陷入 "軍食無出" 的困境，而此時，沙俄也加快了對新疆的滲透，于 1871 年 7 月出兵侵占伊犁，設(shè)立俄官，駐扎軍隊，企圖把伊犁永久納入沙俄版圖。

更嚴(yán)重的是，陜西提督雷正綰、周蘭亭在峽口受挫，丟失了戰(zhàn)略要地，峽口為秦、漢兩渠渠首，峽口失守，清軍失去了制敵之機(jī)，馬化龍可以隨時決開渠道，水淹清軍大營。

陜回趁官軍內(nèi)亂之機(jī)復(fù)擾陜省一帶，致使陜省北部定邊、安定一帶失陷，原本已經(jīng)收復(fù)的地區(qū)再次落入敵手，白彥虎、崔三、李經(jīng)舉等陜回首領(lǐng)率部重返陜西，與當(dāng)?shù)鼗乇姇希晞莺拼?，而白彥虎后來更是率領(lǐng)殘部逃往新疆，投靠阿古柏，成為了分裂中國領(lǐng)土的幫兇。

就在左宗棠焦頭爛額之際，一道嚴(yán)厲的諭旨從京城傳來，如同雪上加霜，諭旨中寫道："金積這一隅之地，至今久攻不下，逆首尚未被誅殺，軍務(wù)何時才能了結(jié)？耗盡了東南數(shù)省的財富來供給西征的軍資，像這樣年復(fù)一年，花費如此巨額的款項，怎能長久支撐下去？該大臣捫心自問，其何以對朝廷？"

朝堂之上，更是議論紛紛，內(nèi)閣學(xué)士宋晉率先發(fā)難，上奏朝廷，提議讓李鴻章率部進(jìn)入陜西鎮(zhèn)壓陜回，而左宗棠則專門負(fù)責(zé)平定甘回，言外之意，是認(rèn)為左宗棠能力不足，無法勝任西征的重任，甚至有人提出放棄新疆，將西北的軍費用于海防建設(shè)。

清廷對這個提議表現(xiàn)出了濃厚的興趣，同治九年（1870）二月十六日，清廷采納了宋晉的提議，諭令李鴻章帶領(lǐng)現(xiàn)有的兵力先行進(jìn)入陜西鎮(zhèn)壓陜回，左宗棠只需專心攻克金積堡，這道諭令，對左宗棠來說，無疑是一個巨大的打擊，意味著他的權(quán)力被分割，地位被削弱，甚至有被李鴻章取代的風(fēng)險。

負(fù)責(zé)西征糧臺事務(wù)的袁保恒更是在未與左宗棠商議的情況下，私自調(diào)派淮、皖兩軍進(jìn)入陜西，還上奏請求核實老湘營、卓勝軍的人數(shù)后進(jìn)行遣散，將節(jié)省下來的江蘇、安徽兩地的協(xié)餉作為后續(xù)調(diào)派的皖、淮兩軍的軍費，袁保恒的這一舉動，無異于釜底抽薪，讓左宗棠的處境更加艱難。

此時的西征軍，已經(jīng)陷入了前所未有的危機(jī)之中，主將陣亡、糧道被斷、陜回復(fù)叛、四面受敵、朝堂施壓，種種不利因素交織在一起，西征軍差點全軍覆沒，而一旦西征軍失敗，陜甘回亂將無法平定，新疆也將徹底失去，中國西北的版圖將被徹底改寫。

就在這生死攸關(guān)的時刻，左宗棠任命劉松山的侄子，時年二十六歲的劉錦棠統(tǒng)領(lǐng)老湘軍。

左宗棠親自來到老湘營的營地，當(dāng)著全體將士的面，將指揮權(quán)交到了劉錦棠手中，只說了一句話："金積堡一日不克，西北一日不安，你叔父的仇，要用馬化龍的頭顱來報，新疆的安危，也在此一舉。"

劉錦棠跪在叔父的靈前，淚水混合著血水，重重地磕了三個頭，然后站起身，目光堅定地望著在場的將領(lǐng)："從今日起，我劉錦棠，接掌老湘營，有后退者，軍法從事！"

劉錦棠上任后的第一件事，就是穩(wěn)定軍心，他下令厚葬劉松山，親自為叔父守靈三日，同時嚴(yán)懲了幾名散布謠言、動搖軍心的士兵。

隨后，他重新審視了戰(zhàn)局，發(fā)現(xiàn)清軍之前的進(jìn)攻過于急躁，一味強(qiáng)攻，導(dǎo)致傷亡慘重，卻未能有效削弱馬化龍的實力。

劉錦棠決定改變戰(zhàn)術(shù)，不再急于進(jìn)攻金積堡主堡，而是采取 "鎖圍" 戰(zhàn)術(shù)，先清除外圍的衛(wèi)星堡寨，切斷金積堡與外界的聯(lián)系，這個戰(zhàn)術(shù)后來也被左宗棠成功應(yīng)用于收復(fù)新疆的戰(zhàn)役中，成為了 "緩進(jìn)急戰(zhàn)" 戰(zhàn)略的重要組成部分。

他命令各營在金積堡周圍挖掘壕溝，一道用來抵御堡內(nèi)竄出的回民軍，一道用來抵御堡外來救援的回民軍，壕溝寬三丈，深一丈，還在壕溝邊壘土筑起堤岸，高一丈，清軍均勻地調(diào)撥各營防守各個角落，分布兵力進(jìn)行封鎖包圍，金積堡內(nèi)外的人員無法進(jìn)出。

同時，劉錦棠還采取了搶收策略，將中路一帶種植的糜子、谷子、高粱等青苗一并收割，以斷絕回民軍的糧食來源，左宗棠也對金積堡實施了徹底的經(jīng)濟(jì)封鎖，嚴(yán)禁任何物資流入堡內(nèi)，這個策略，后來也被應(yīng)用于收復(fù)新疆的戰(zhàn)役中，有效地削弱了阿古柏軍隊的戰(zhàn)斗力。

這種 "困死" 戰(zhàn)術(shù)，雖然耗時耗力，卻擊中了馬化龍的要害，金積堡內(nèi)的糧草雖然充足，但秣馬之草無從采取，堡內(nèi)騾駝馬匹餓斃者三分之二，回眾內(nèi)部為此群相怨懟，無可如何，而這種圍困戰(zhàn)術(shù)，也為后來收復(fù)新疆時圍困阿古柏軍隊積累了寶貴的經(jīng)驗。

時間一長，堡內(nèi)的甘回饑餓困苦不堪，先后有數(shù)百人前來投降，馬化龍的統(tǒng)治基礎(chǔ)開始動搖，而此時，劉錦棠也在金積堡地窖中發(fā)現(xiàn)了千余支俄式步槍，這讓他更加清楚地認(rèn)識到，金積堡之戰(zhàn)不僅是平定陜甘回亂的關(guān)鍵，更是粉碎沙俄和阿古柏分裂中國領(lǐng)土陰謀的關(guān)鍵。

同治九年（1870）二月二十一日，清軍整隊向胡家堡進(jìn)軍，發(fā)現(xiàn)敵軍在山水溝修筑了三座堡壘，堡壘附近積水縱橫，敵軍的馬步軍一萬余人隔水排列在堡壘前。

劉錦棠、金運昌命令部下涉水攻擊敵人，金運昌為左路，劉錦棠為右路，分兩路前進(jìn)，劉錦棠在中間督戰(zhàn)作為策應(yīng)。

各路官軍逼近敵壘時，敵軍的馬隊沖了過來，"各營槍炮環(huán)繞攻擊，子彈如雨般落下"。

在清軍的強(qiáng)大壓力下，敵軍 "馬賊敗退到步賊后面，步賊挺著長矛奮勇拼刺，拼死交鋒，馬賊也回頭分抄左右兩側(cè)"，經(jīng)過長時間的鏖戰(zhàn)，敵軍的馬步軍傷亡慘重，紛紛潰散。

官軍乘勝追擊到堡壘邊，守衛(wèi)堡壘的敵人依靠堡壘垛口開槍射擊，但官軍 "不畏懼?jǐn)橙说匿h芒，越打越勇猛"，劉錦棠 "調(diào)派洋槍洋炮手分別堵住中、左、右三座堡壘的出口"，他和金運昌的軍隊合力圍攻敵人，戰(zhàn)斗持續(xù)了兩天。

此役，清軍攻克了三座堡壘，斬殺了眾多敵人，繳獲戰(zhàn)馬二百多匹、大炮三尊，抬槍、小槍二百多桿，旗幟刀矛一千多件，帳棚、鍋鋤不計其數(shù)，東路的戰(zhàn)局得以重振，也讓清軍積累了使用洋槍洋炮進(jìn)行攻堅戰(zhàn)的經(jīng)驗，為后來收復(fù)新疆時與裝備先進(jìn)的阿古柏軍隊作戰(zhàn)奠定了基礎(chǔ)。

六月，劉錦棠、金運昌率軍進(jìn)攻王洪寨，清軍在寨外的清真寺屋頂上壘磚筑墻，用槍炮四面環(huán)繞攻擊，"一方面堆積柴草焚燒寨門，另一方面挖掘寨墻豎起梯子"，回民軍也在寨墻之上用木頭和石頭抵抗，"還夾雜著火彈"，因為彈藥和武器耗盡，該寨最終被清軍攻破，寨內(nèi)一千二百多人被殺。

此時，清軍發(fā)現(xiàn)金積堡內(nèi)的陜回人馬餓死很多，沒有糧食可買，柴草也極為匱乏，馬化龍的存糧也難以維持太久，而此時，阿古柏雖然已經(jīng)占據(jù)了南疆大部分地區(qū)，但由于金積堡被圍，無法與馬化龍形成有效呼應(yīng)，沙俄也不敢貿(mào)然擴(kuò)大在新疆的侵略行動，這為清軍后來收復(fù)新疆贏得了寶貴的時間。

七月，中路官軍雷正綰、黃鼎率軍攻打張恩堡，當(dāng)時回民軍 "在堡門焚燒堆積的柴草，拼死堅守，炮石如雨般落下"，官軍圍攻了半天也沒有攻下，而金積堡的援軍蜂擁而至，雷正綰、黃鼎分兵截?fù)襞ｎ^山，"合力攻打堡壘，樹立木頭作為梯子，冒著磚石的攻擊攀爬而上，守衛(wèi)的敵人依靠堡壘垛口砍殺刺擊，清軍士兵多次爬上又墜落下來"，終于在九月初六日將張恩堡攻克。

隨后，中路官軍與敵軍隔著河流對陣，"用槍炮一排排地轟擊"，趁機(jī)奪取了峽口，秦、漢、馬連三渠都被官軍占據(jù)，峽口的收復(fù)，讓清軍重新掌握了制敵之機(jī)，馬化龍再也無法通過決渠來水淹清軍大營，同時也保障了清軍的水源供應(yīng)，為長期圍困金積堡奠定了基礎(chǔ)。

八月初二日，中路官軍在古靈州、乾渠一帶進(jìn)攻，其馬隊在敵人的濠溝外的關(guān)卡迎戰(zhàn)，當(dāng)時 "關(guān)卡內(nèi)炮石如雨般落下，難以迅速攻克"，雷正綰于是在濠溝外列隊，"用槍炮輪番向上轟擊"，清軍同時施放后膛開花大炮。

"炸彈落在關(guān)卡中，被炸到的人立刻粉身碎骨"，官軍不到一個月，連續(xù)攻克了數(shù)十座堡壘，中路的軍隊與北路的軍隊會合，形成了對金積堡的全面包圍之勢，這便是進(jìn)攻金積堡的第三時期。

左宗棠也在朝堂上展開了一場博弈，為自己爭取生存空間，他在給清廷的奏折中，詳細(xì)分析了金積堡之戰(zhàn)的艱難處境，指出馬化龍的實力遠(yuǎn)超預(yù)期，金積堡的防御體系極為堅固，外圍有五百多個衛(wèi)星堡寨，內(nèi)部囤積了大量的糧草和軍械，且有宗教號召力凝聚人心。

他強(qiáng)調(diào)，金積堡之戰(zhàn)，關(guān)系到西北的穩(wěn)定，關(guān)系到新疆的安危，一旦退縮，沙俄和阿古柏勢力就會趁虛而入，到時候，不僅西北不保，京城也將受到威脅，他的這一分析，后來被證明是完全正確的，也讓清廷認(rèn)識到了金積堡之戰(zhàn)的重要性。

他還駁斥了袁保恒的提議，指出老湘營和卓勝軍是西征的主力，一旦遣散，不僅之前的努力付諸東流，還會讓馬化龍更加囂張，東南各省的協(xié)餉也將白白浪費，同時也會讓沙俄和阿古柏更加肆無忌憚地侵略新疆。

左宗棠的堅持，讓清廷最終放棄了更換主帥的想法，決定繼續(xù)支持左宗棠的軍事行動，同時，李鴻章率領(lǐng)的淮軍在陜西也取得了一些勝利，擊退了陜回的襲擾，緩解了西征軍的后顧之憂，為金積堡之戰(zhàn)的勝利創(chuàng)造了有利條件。

同治九年（1870）十月，金積堡周圍的各寨都已被摧毀，只有金積堡主堡及附近的幾個寨子，堅固難以攻克。

清軍連續(xù)用槍炮連日轟擊馬家河灘，經(jīng)過多次肉搏戰(zhàn)，清軍有十多位將領(lǐng)受傷，士兵傷亡一千多人，而馬化龍請求的河州回民軍因為在途中被官軍截?fù)簦粫r間難以趕到，阿古柏也因為自身實力有限，加上路途遙遠(yuǎn)，未能派出援軍，馬化龍陷入了孤立無援的境地。

此時，金積堡內(nèi)的情況已經(jīng)到了極限，糧食耗盡，柴草匱乏，回民們只能殺馬為食，甚至出現(xiàn)了人吃人的現(xiàn)象，馬化龍站在堡墻上，望著遠(yuǎn)處清軍的營帳，心中充滿了絕望。

同治九年（1870）十一月初，馬化龍獨自一人來到清軍營中請罪，他穿著一身素服，跪在劉錦棠面前，請求清廷保全寨內(nèi)回民的性命。

劉錦棠看著眼前這個曾經(jīng)不可一世的對手，心中百感交集，他想起了叔父劉松山的慘死，想起了陣亡的五萬將士，想起了東南數(shù)省的餉銀，想起了新疆的安危，最終，他下令將馬化龍關(guān)押起來，等候清廷的處置。

長達(dá)一年半的金積堡戰(zhàn)役就此結(jié)束，寧夏、靈州兩地至此被肅清，這場耗費了兩千萬兩軍餉、傷亡超過五萬將士的戰(zhàn)役，終于以清軍的勝利告終。

馬化龍的投降，標(biāo)志著陜甘回亂中最強(qiáng)大的一支力量被消滅，也為左宗棠后續(xù)平定河州、西寧、肅州等地的回亂奠定了基礎(chǔ)，同時，這場戰(zhàn)役也粉碎了沙俄和阿古柏通過支持馬化龍分裂中國西北領(lǐng)土的陰謀，讓他們認(rèn)識到了清軍的戰(zhàn)斗力，為后來收復(fù)新疆創(chuàng)造了有利條件。

這場戰(zhàn)役，也讓劉錦棠一戰(zhàn)成名，成為了湘軍的新一代名將，為他后來收復(fù)新疆，維護(hù)中國的領(lǐng)土完整，奠定了堅實的基礎(chǔ)，劉錦棠后來率領(lǐng)老湘營，轉(zhuǎn)戰(zhàn)天山南北，成為了收復(fù)新疆的頭號功臣，為中國的邊疆穩(wěn)定，立下了赫赫戰(zhàn)功。

金積堡之戰(zhàn)的勝利，對保住新疆版圖具有決定性的意義，

首先，它穩(wěn)定了西北后方，使清軍能夠集中力量收復(fù)新疆，避免了腹背受敵的困境。

它打通了河西走廊，為收復(fù)新疆提供了重要的交通和糧運通道，左宗棠后來在收復(fù)新疆時，正是利用了這條通道，將大量的糧草和軍械運往前線，保障了軍隊的供應(yīng)。

第三，它積累了寶貴的軍事經(jīng)驗，劉錦棠在金積堡之戰(zhàn)中采用的 "鎖圍" 戰(zhàn)術(shù)，后來被左宗棠成功應(yīng)用于收復(fù)新疆的戰(zhàn)役中，成為了 "緩進(jìn)急戰(zhàn)" 戰(zhàn)略的重要組成部分，有效地削弱了阿古柏軍隊的戰(zhàn)斗力。

第四，它震懾了沙俄和阿古柏，讓他們認(rèn)識到了清軍的戰(zhàn)斗力，不敢輕易擴(kuò)大侵略行動，為清廷爭取了寶貴的時間，進(jìn)行收復(fù)新疆的準(zhǔn)備。

第五，它培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的軍事將領(lǐng)，如劉錦棠、金運昌、雷正綰等，這些將領(lǐng)后來都成為了收復(fù)新疆的重要力量，為維護(hù)中國的領(lǐng)土完整，立下了赫赫戰(zhàn)功。

同治五年（1875），左宗棠被任命為欽差大臣督辦新疆軍務(wù)，正是在金積堡戰(zhàn)役積累的經(jīng)驗和軍事力量的基礎(chǔ)上，他才能夠在短短兩年內(nèi)收復(fù)新疆，維護(hù)了中國的領(lǐng)土完整，而劉錦棠，也成為了左宗棠收復(fù)新疆的得力助手，率領(lǐng)老湘營，轉(zhuǎn)戰(zhàn)天山南北，為中國的邊疆穩(wěn)定，立下了赫赫戰(zhàn)功。

1876 年，左宗棠以六十五歲的高齡，率領(lǐng)西征大軍，揮師西進(jìn)，收復(fù)新疆，為了表明自己不收復(fù)新疆誓不罷休的決心，他還抬著棺材出征，這種視死如歸的精神，極大地鼓舞了西征軍的士氣。

在收復(fù)新疆的戰(zhàn)役中，劉錦棠率領(lǐng)老湘營，先后攻克了古牧地、烏魯木齊、瑪納斯等重要城市，然后向南疆進(jìn)軍，攻克了吐魯番、喀什噶爾等城市，最終于 1878 年收復(fù)了除伊犁以外的新疆全部領(lǐng)土，而伊犁后來也通過外交談判，于 1881 年被收復(fù)，中國西北的版圖得以完整保存。