到了五月，清軍終於進至大金川第一要塞勒烏圍。勒烏圍前臨大河，後依高山，碉樓高堅，並有多處碉樓互為犄角。血戰至八月十六日，阿桂分兵合攻，最終拿下了勒烏圍。
攻克勒烏圍之後，阿桂修書報捷。乾隆吃飯時看到了阿桂的報捷奏疏，頓時淒然淚下，多年苦戰，方才攻克勒烏圍。皇帝的眼淚掉入魚羹中，乾隆命快馬加鞭，將魚羹送給阿桂，意思是朕的心是與你們在一起的。可這幾滴眼淚掉入魚羹之中的代價，卻是無數將士的鮮血。自金川戰事再起之後，乾隆也是日夜操勞。上海人陸錫熊此時正在軍機處做章京。因為金川戰事，乾隆曾深夜一連口授旨意七道，值夜班的陸錫熊立刻擬定，一氣嗬成，被大大表揚了一番。
至乾隆四十年年底，清軍將大金川土司包圍在第二要塞噶喇依中，並架起大炮，不分日夜，輪番轟擊，噶喇依官塞被轟成一片廢墟。大金川土司索諾木被包圍後，口糧用盡。乾隆四十一年二月初四，二十五歲的大金川土司索諾木已走投無路，帶了兩千餘人出塞投降。
索諾木投降之後，阿桂以八百裏紅旗捷報，不分日夜，飛馳前往北京報捷。八天之後，乾隆得聞喜訊，涕淚交集，當即將身上的黑狐狸皮馬褂解下，賞賜給阿桂。軍機大臣早已擬定好諭旨，待大金川平定後，立刻封阿桂誠謀英勇公，海蘭察毅勇公，大小將領，皆有厚賞。
大小金川之戰，乾隆憑借天朝的雄厚國力，以巨大的代價將大小金川鏟平。自乾隆三十六年（1771）七月出兵，至乾隆四十一年，大小金川徹底平定，曆時五年。此次戰役，軍費開支在六千三百萬兩左右。清廷先後調兵十二萬五千餘人，大小百餘戰，攻克碉樓、木城、石卡三千三百餘座，總計殲滅所謂“番兵”一萬九千二百人。清軍陣亡計官員六百九十九人，兵丁九千七百一十三人。
戰後，乾隆指示給阿桂，所有大小金川番兵，必當盡殺無赦，即使十六歲以下的男番，也都被扔入河中淹斃。大小金川的能工巧匠則被挑選出來，送往北京做工。俘獲的大小金川各地男女老幼，共計兩萬八百餘人，大部分被封賞給了幫助清軍作戰的土司，另有七千七百餘人被充作兵弁。此外，還有兩萬餘民眾在戰爭中被清軍誅殺。此番殺戮，極其殘酷，據金川番民道：“阿將軍心不好，在南路把我們的人殺了許多。在美諾薩木果木橋外卡子上，一鳥槍一個，將我們的人殺了許多。”
經過此戰，大小金川從此一蹶不振。大小金川不但在人身上被拘禁，在信仰上也被徹底改變。大小金川地方本來信奉苯教。苯教是西藏地區原有的宗教，佛教傳入西藏後，在藏地占據了主導地位，但金川地區卻一直信奉苯教。通過苯教，金川各地民眾被牢固的粘合起來。每逢戰事，苯教喇嘛紛紛出動，利用巫術詛咒清軍，鼓勵大小金川的鬥誌。戰後，在金川地區，清廷禁止苯教傳播，將所有喇嘛廟拆除，喇嘛則全數被發配到各地喇嘛寺廟做仆役。
從對待準噶爾頭領與大金川土司的態度上，也可以看出乾隆對大金川的痛恨。準噶爾部達瓦齊被擒後，乾隆仍然厚待之，封他為親王。達瓦齊在京師樂居無聊，以趕鴨子打發時間。大金川土司索諾木投降之後，與大小頭人、家屬二百五十餘人被解往北京。乾隆親自審訊了索諾木，下令將索諾木以下十二人淩遲處死，家屬發往伊犁，賞給準噶爾部人做奴隸。
在中世紀歐洲，北歐維京人生性好戰，以為戰死之後能至瓦爾哈拉神殿與諸神共享盛宴。維京人從寒冷貧瘠的北歐出發，一路劫掠，讓歐洲各國膽顫。大小金川人與維京人有著諸多的共性，他們一樣的好戰，喜歡劫掠，不懼死亡，但大小金川人所麵對的是一個大一統的王朝，它能以龐大的國力，無限的人力，再以漫長的時間，將大小金川剿殺。維京人所麵對的則是分崩離析的中世紀歐洲各國，並可以通過海洋四處流動，而金川人隻能困守在陸地上的碉樓裏。維京人是幸運的，它留給後世的，不單單是遍布於歐洲的殖民地，更有諸多傳奇故事。而大小金川人的最終命運，或是午門獻俘之後走向刑場，或是被發往各地做奴隸，在乾隆的十全武功中，金川之役排名第一。
軍機大臣結交太監一案
乾隆三十八年，在金川前線遭到敗績的同時，軍機處也迎來了重大的人事變動。此年六月廿五日，劉綸死在軍機處大臣任上。十一月十六日，首席軍機大臣劉統勳也死在任上。