康熙十六年，噶爾丹恩將仇報，出兵進攻原為厄魯特蒙古四部之首的和碩特部，在齋桑湖擊敗了和碩特軍隊主力，擒獲了嶽父鄂爾齊圖車臣汗，並凶殘地下令割斷他的喉嚨，自稱“博碩克圖汗”，脅迫整個厄魯特蒙古聽其號令。
康熙十七年，噶爾丹乘天山南路葉爾羌等回部（維吾爾族居住區）伊斯蘭教內部黑山、白山教派之爭，進侵南疆，盡擒原統治該地的元蒙察哈台諸汗，將他們遷至天山以北，使“回部及哈薩克皆為其屬”。同時，噶爾丹還侵占了哈密和吐魯番，控製了河西走廊西部。
噶爾丹已成為西北一支強大的割據勢力。康熙並不幹涉準噶爾內部事務，噶爾丹奪取準噶爾統治權，康熙如噶爾丹所請，準其依兄僧格舊例，“照常遣使進貢”，等於承認準噶爾既成事實。康熙卻明確反對準噶爾噶爾丹攻掠其他各部，居於其他各部之上。噶爾丹滅和碩特部後，作為一種試探，曾向朝廷進獻所獲和碩特部弓矢等物，康熙以“朕心不忍”，“卻其所獻俘獲”，並限製準噶爾入貢人數，與其他各部等同。
在噶爾丹“恃其強盛”，“四出剽掠”，野心膨脹，加緊與沙俄勾結，妄圖吞並喀爾喀蒙古之際，康熙一再爭取和平解決各族各部的爭端。
康熙二十二年，康熙特派內大臣奇塔特，前往準噶爾宣撫頒賜噶爾丹，諭其同各部和睦相處。
康熙二十四年，在深知噶爾丹無力處置該部逃來邊地之人的前提下，一再限期噶爾丹自行“收取”，過期則由朝廷“另行裁度”。四月到期，康熙方諭大學士，逃來邊地的鄂爾齊圖汗（噶爾丹嶽父，已被噶爾丹所殺）之孫、之侄，楚虎爾烏巴什（噶爾丹之叔，被噶爾丹所囚）之孫等，“違離彼土，向化而來，宜加愛養”，應賜其牧地，“賜之封號，給以金印冊，用昭示朕繼絕廢舉之至意”，勉勵他們“相與輯睦，善自安業”，使他們成為向心朝廷、抵禦噶爾丹的重要力量，噶爾丹無話可說。
康熙二十五年，康熙為使噶爾丹“招降喀爾喀蒙古右翼、消滅喀爾喀蒙古左翼”的陰謀不能得逞，特派理藩院尚書阿喇尼等邀達賴喇嘛往喀爾喀蒙古主持兩翼會盟，宣誓盡釋前怨，永遠和協。
康熙二十六年，噶爾丹率軍三萬越過杭愛山，攻占喀爾喀蒙古劄薩克圖部。康熙二十七年七月，噶爾丹向喀爾喀蒙古發動了全麵進攻。康熙仍然希望通過調停，和平解決，他提出在清官方主持下，邀請達賴喇嘛的代表參加，使噶爾丹與喀爾喀蒙古和談，土謝圖汗謝罪，噶爾丹撤兵，歸還喀爾喀蒙古土地人民。
然而這一切努力均無效果，噶爾丹一意孤行，繼續南犯，於鄂羅會諾爾擊潰了土謝圖汗主力。土謝圖汗與喀爾喀蒙古宗教領袖哲卜尊丹巴，率殘餘人眾內附清廷，請求保護。康熙當即諭令優納，並於二十八年敕諭噶爾丹：今喀爾喀為爾所敗，其汗等率舉國之人前來歸朕。朕統禦天下，來歸之人朕不收撫，誰收撫？朕已妥為安插，賑之米糧，複其汗位爵號等。朕興滅繼絕之念不光對於喀爾喀蒙古，諸國有窮迫來歸者，朕一體撫養。戰爭並非美事，輾轉報複，將無窮盡，仇敵愈多，寧保其常勝乎？是以朕欲爾等盡釋前仇，互市交易，安居輯睦，永息戰爭。
康熙二十九年，噶爾丹倚仗沙俄的支援，借口追擊喀爾喀蒙古，舉兵南下，深入內蒙，大肆殺戮劫掠人畜物資。清朝理藩院尚書阿喇尼激憤之下違令輕戰，在烏爾會河失利。
噶爾丹投靠沙俄，倚仗沙俄支援，並非是一種推論。康熙十三年至二十二年，他每年均派使臣赴俄勾結，“企圖同俄國訂立軍事同盟和求得俄國給予‘軍隊和槍炮’的援助”。俄使戈洛文日記供認：“博碩克圖汗（噶爾丹）是根據陛下（沙皇）的諭旨發動戰事的。有大批俄國軍隊，並有大量火器、大炮協同他作戰。”康熙二十九年戈洛文給噶爾丹的信中也透露：“你曾集結所部全體官兵武裝進攻（喀爾喀蒙古），而我至尊的大君主沙皇陛下方麵也曾發動同樣的武裝進攻。許多蒙古領主被隨從全權大使的官兵擊潰，另一些被生擒。”
噶爾丹氣焰愈益囂張，逼近烏蘭布通，距北京僅七百裏。城內人心搖動，米價暴漲至三兩餘銀。康熙迅速調兵遣將，部署圍殲噶爾丹、平定準噶爾部叛亂的又一次功垂史冊的偉大戰役。
左翼，皇兄裕親王福全任撫遠大將軍，率軍出古北口；右翼，皇弟恭親王常寧為安遠大將軍，率軍出喜峰口。意在分進合圍，兩路包抄。康熙本人原已出京，擬於前線近地指揮。但因突發感冒，高燒一夜，不得已“暫且回鑾”。康熙此次雖未親征，他的軍事方略卻十分明確，他為出征將士送行時所賦豪壯詩句，卻始終在將士胸中激蕩，如同催促熱血男兒為國為民建業立功、奮勇殺敵的衝鋒號角：獲醜寧遺類，籌邊重此行。據鞍軍令肅，橫槊凱書成。煙火疆隅堠，牛羊塞上耕。遐荒安一體，歸奏慰予情。
噶爾丹狂妄已極，並不把中央平叛大軍放在眼裏，他竟派人向清軍宣稱：“聽說諸路大軍雲集，內大臣們也到了。還聽說土謝圖汗之子噶爾旦台吉也在軍中。你們不見老鼠被人捉住尾巴，還要咬人的手嗎？我非老鼠，就是臨以十萬大軍，又何懼之有！”之後，當日即引軍南下，於二十七日搶占烏蘭布通，“覓山林深處，倚險結營”，以騎兵數萬，列陣山下。用千萬頭駱駝構築工事——縛駱駝四足，使之臥地，背加箱垛，上蒙濕氈，環列如柵，士兵於垛隙射箭放槍，兼施矛，可攻可守，號曰“駝城”，擺好了迎戰清軍的陣勢。