從避暑山莊到京師，乾隆頻繁宴請阿睦爾撒納，二人情誼日見深厚。然而，這阿睦爾撒納終究是山野猛虎，草原雄鷹，而不是皇帝的籠中臣仆。阿睦爾撒納剛來降時，時任參讚大臣舒赫德就認為此人不可信任，將來必要反叛，請乾隆將其軟禁，並將其部移居戈壁。不想此時乾隆迷上了阿睦爾撒納，對舒赫德的建議大為惱火，將他降到軍中做了一個騎兵。待阿睦爾撒納複叛之後，舒赫德方複原職。
乾隆十九年十月，乾隆決定對準噶爾用兵。此次用兵的考慮，一是準噶爾部長期內耗，實力不振。二是大批準噶爾人投奔清廷，這些人對達瓦齊痛恨在心，又熟悉準噶爾地形，可用作攻擊達瓦齊的前鋒。三是邊疆長期內亂，大批部落出逃到中國境內，造成了無數紛擾，故而需一勞永逸地解決邊疆問題。
就對準噶爾用兵，乾隆召集滿漢王公大臣商量。在會議上，出於康熙、雍正兩朝用兵多次，仍未能解決準噶爾部的前車之鑒，多數王公大臣不主張用兵。但首席軍機大臣傅恒力主用兵，認為準噶爾部經康、雍二朝未能解決，始終是心腹大患。此時適逢準噶爾內亂，又有大批準噶爾人來投奔，應抓住時機，當機立斷，立刻用兵。乾隆也同意傅恒的意見，決定對準噶爾用兵。為了此次用兵，乾隆還打破了軍機處不用武將的慣例，命盛京將軍阿蘭泰暫在軍機處行走。
至於此次用兵的理由，則是達瓦齊並非噶爾丹策零的後裔。乾隆在詔書中聲討了達瓦齊辜負噶爾丹之恩，斷其後嗣，奪其基業，“朕尚為不平”。其實，準噶爾的內亂與乾隆何幹呢。再說，噶爾丹一係，與清皇室堪為世仇。現在乾隆挺身而出，說是要為噶爾丹策零複仇，估計乾隆自己也不信這套說辭。
乾隆二十年（1755）正月，軍機處策劃了對準噶爾用兵的計劃：北路由定邊左副將軍阿睦爾撒納帶領前哨先行進剿，西路由定邊右副將軍薩喇爾帶領前哨先行進剿。若兩路合並，則由阿睦爾撒納負責。北路以班第為主將，西路以永常為主將，帶兵在後策應。此次用兵，以蒙古降兵為前鋒。
二月，清軍出兵，直指伊犁（伊犁本名為伊裏，意為光明顯達。在被納入清王朝的版圖之後，伊裏被改稱伊犁，意為犁庭掃穴，師行神速）。
阿睦爾撒納帶兵前行，一路上舊部不斷前來投奔，其他準噶爾部看到阿睦爾撒納得到清廷力挺，知道達瓦齊必敗，也就歸附了阿睦爾撒納。此次出征，一路上長驅直入，基本上做到了兵不血刃。達瓦齊調集兵馬抵抗，不想前線將領紛紛投降，清軍很快進入伊犁。
乾隆對於達瓦齊極為關注，軍機處也特意通知前線將領，千萬不可大意，使達瓦齊脫逃。接連兵敗之後，達瓦齊率領親兵近萬人退守到伊犁南部的格登山，依山紮營，準備做最後的血戰。達瓦齊的最後努力，卻被二十五人輕鬆擊潰。
五月二十三日夜，清軍派出以阿玉錫為首的三名軍官，帶領二十二名準噶爾降兵前往格登山查探山路，以備天明時進攻。不想此二十五人自恃驍勇，乘著夜色直撲達瓦齊大營，縱橫決蕩，來回衝擊。達瓦齊軍就如同一個充滿了氣的氣球，外表龐大，實質虛弱，被鋒芒一刺，立刻泄氣，全軍不戰自潰，彼此踐踏。至黎明時，有七千人向此二十五人投降。達瓦齊帶了二千人逃至天山南麓時，被維吾爾部擒住解到清軍大營，隨後被押送至北京。
阿玉錫本是準噶爾部的一名下級軍官，以驍勇而聞名，犯了事要被處以砍去手臂的酷刑，就出逃了清廷。乾隆聽說他有空手奪槍的驍勇，就將他調過來擔任禦前侍衛。此戰中，阿玉錫隨軍出征伊犁，立下大功。戰事平息後，阿玉錫備享殊榮，被乾隆命入京進覲，列入平定準噶爾五十功臣，懸畫像於紫光閣，又由郎世寧繪《阿玉錫持矛蕩寇圖》，作為嘉獎。今伊犁昭蘇縣邊界線格登山上仍矗立著乾隆親自撰文的《平定準噶爾勒銘格登山之碑》，書寫了阿玉錫等人的壯舉。
此戰中，清軍意外地拿獲了一個逃竄已久的敵人，這就是原和碩特部親王羅布藏丹津。羅布藏丹津於雍正二年在青海發動叛亂，失敗後逃往伊犁。為了追索他，雍正發動了遠征準噶爾的戰役，卻未能將羅布藏丹津拿獲。不想二十六年後，雍正的兒子乾隆，將這個宿敵擒住。