此時情況複雜，道光與軍機大臣們均認為長齡最適合主持戰事，一方麵，長齡多次參加戰爭，軍事經驗豐富；另一方麵，長齡曾長住伊犁，熟悉邊疆事務。在長齡主持全局時，道光派出名將楊遇春、武隆阿、楊芳等人奔赴邊疆。
此戰中，軍機處一方麵為用兵出謀劃策，另一方麵則從全國各省抽調兵力，組織後勤運輸。在當時的情況下，從內地到邊疆運輸之難非今人所能想象。長齡給皇帝的奏報，以六百裏快馬傳送尚需一個月。軍情緊急，在軍機處主持之下，陝甘、黑龍江、吉林等省的旗兵及綠營官兵，被調至阿克蘇集中。兩萬六千多隻駱駝被征調，以運送糧草，另外又有大量馬匹被征用。駱駝、馬匹不足時，已經歸順的蒙古各部紛紛捐獻馱馬，幫助甚多。
到七月，長齡手中已有三萬二千名士兵可用。就在清廷忙於抽調兵力時，八月二十五日，被圍攻了七十多天的喀什噶爾城破。參讚大臣慶祥自縊身死。隨後張格爾將城內商民攆出，活捉的官兵三百餘人頭上發辮被剪去，脅令投降。城內官衙及兵民房屋全被拆毀，隻留了房屋二處作為辦事地方。
浩罕國王邁買鐵裏汗親自帶了四千五百人幫助張格爾作戰。浩罕軍隊連續四次攻打喀什噶爾城不克，死傷慘重。張格爾卻作壁上觀，按兵不動。邁買鐵裏汗看到死了這麼多部下，在城下痛哭流涕，惱恨張格爾按兵不動，就帶兵退回了浩罕。
張格爾發動叛亂後，和闐、葉爾羌也被攻陷，此時守住阿克蘇成了關鍵。一旦阿克蘇失陷，則張格爾打開了通往天山北麓的要道。阿克蘇雲集了全國各地調遣趕來的一萬九千名士兵，最遠的是從吉林索倫地方抽調過來的索倫兵。索倫兵是清代最為驍勇的軍隊，索倫在滿語中意為“射手”，以善射而聞名，名將海蘭察就是索倫兵。每有戰事，都以索倫兵為前鋒，“索倫輕健之師，風飆電擊，耐苦習勞，難櫻其銳。”
道光六年十月初一日，長齡親赴阿克蘇督戰。張格爾此次叛亂，驍勇善戰的布魯特人扮演了關鍵的角色。為了分化瓦解，長齡派出手下，以重金賄賂各處布魯特人首領，請幫忙擒拿張格爾。對長齡此舉，一貫吝嗇的道光大加讚賞，讓他不要怕花錢。
通過密探的活動，長齡打探到張格爾的長相。張格爾瓜子臉，紫黑色麵孔，鼻梁上有小麻，留胡子，中等身材，三十餘歲。
張格爾接連攻克四城後，驅兵逼近距阿克蘇隻有四十公裏的渾巴什河。渾巴什河之戰中，清軍乘張格爾軍渡河時發起攻擊，取得大勝。渾巴什河之戰具有重要意義，它展示了清軍的實力，挽回了此前連續丟失四城所帶來的頹勢，也讓天山南麓看清了形勢，投向清軍一方。此戰過後，和闐城內民眾就將七名張格爾的將領綁送給清軍。
此時收複喀什噶爾成為關鍵，但前往喀什噶爾的道路險峻，沿途山溝無數，戈壁縱橫，且無水草，如果分兩路進兵，則聯絡困難，難以把控全局。長齡決定合兵為一路，從中道前進。由武隆阿作為前隊，長齡與楊遇春各領一隊，決定在道光七年二月初六出發，進軍喀什噶爾。張格爾也出動主力，在中途迎擊。
道光七年二月二十日，雙方在阿爾巴特莊附近交戰。張格爾軍占領了一道長六七裏的沙崗，居高臨下，兩萬多人橫成一線，列陣如林。清軍分三路攻擊，張格爾軍雖有沙崗之險，卻被擊潰。
二月二十五日張格爾再次出動全軍，在沙布都爾莊依靠溝渠布陣，戰前將溝渠中的水放出，淹沒道路，又遍挖坎坑，以阻礙清軍。此戰中，楊遇春率領步兵，居中突擊，馬隊分為五行，安置於後方。張格爾先出動騎兵撲殺，清軍將騎兵放近，施以槍炮轟擊，將張格爾軍擊退。隨後清軍步兵徒步越過水渠，馬隊也從左右兩翼衝過掩殺。張格爾軍一名指揮官，揮舞大旗，縱橫馳騁，清軍集中火力將其擊斃，隨後追殺三十裏，張格爾退至渾水河邊。
二十八日，在阿瓦巴特莊，張格爾軍依靠河流與水流，占據高岡布陣。開戰後，張格爾佯退，清軍則乘風施放煙霧，將對方眼睛迷住，導致陣型大亂。清軍以精銳的藤牌手，身著虎衣發起衝擊，同時以騎兵繞道後方襲擊，導致張格爾全軍潰敗。
張格爾接連落敗的主要原因在於軍隊質量太差。張格爾在各地裹挾了大批民眾，凡十五歲以上者都被迫從軍，不從者即被格殺。張格爾短期內擴充了軍隊數量，但未得到充分訓練，遇到精銳清軍自然不支。
道光七年二月二十九日，清軍抵達渾河北岸，逼近喀什噶爾。張格爾集中主力，在渾河對岸布陣。當夜霧氣彌漫，楊遇春認為這是難得的機會，可以利用霧掩護偷渡渾河。長齡表示同意，由楊遇春帶兵渡過渾河。麵對突然冒出的清軍，張格爾措手不及，大敗而逃。清軍於三月一日抵喀什噶爾城外，楊遇春領兵搶占了城東北要隘，武隆阿占領了北麵。清軍四麵圍攻，很快將喀什噶爾攻下。清軍凱歌猛進，很快又克服葉爾羌、英吉沙。