左宗棠的大軍，仍是他的楚軍老底子，加上湘軍劉鬆山部，以及淮軍劉銘傳一部，雲集在肅州（今酒泉）至哈密一線。楚軍人不多，總計馬步七十營，步營每營連營官到火工等雜役，一共六百八十八人，馬營從營官到馬夫，總計五百八十八人。一共五萬多人，加上劉鬆山一部，劉銘傳一部，一共八萬餘人，經過這幾年陸續剿滅回亂，如董福祥，幾個姓馬的回部降營，一共八九萬人，號稱二十萬大軍。
哈密本地的*，與浩罕國並不相和，哈密本地乃是回王邁哈模特的世守之業，與西方，北方的各回部都保持著一定得距離，康熙年間葛爾丹叛亂，當時的回王額貝杜拉站隊正確，葛爾丹蕩平之後，接受了清政府紮薩克汗的封號，所以一向以來，都是親內地清政府的，此時以哈密一城為基地，左近已經駐紮了六萬餘人的大軍，由劉錦棠統帶，並在西北方七十裏的巴裏坤，設立了糧庫大營，分兵據守，主力前出至巴裏坤以西的一碗泉，三間房等古鎮一線，預定的初期目標就是一接到旨意，這一路人馬在三天之內，務必要對兩百裏開外的烏魯木齊東麵的兩座屏障之一的古城，形成完全控製，並在五天之內，奪下城池。
另一路以全騎兵構成的奇兵，則由傳奇名將張曜統領，兩萬四千騎自肅州出玉門關，經烏裏雅蘇台將軍轄境，經拜山，哈布山山口，自羊圈灣進入新疆，向南直插古城後路，過城而不打，對東路的步兵形成聲援之勢，並形成疑陣斷敵西逃之路，爾後大部主力經短暫休整之後，奔襲南下，打擊從南麵烏魯木齊東南方屏障吐魯番城北援古城的援軍。古城距吐魯番隻有一百二十裏旱路，一馬平川，極其利於大部騎兵運動奔襲。如果吐魯番派出援軍，就在半路截擊，形成主力決戰的態勢。而吐魯番沒有援軍的話，則分兵圍城，大部休息，準備向北運動，截擊可能會有的從烏魯木齊而來的敵方援軍。
張曜年輕時候乃是浪蕩子出身，在蘇南老家混的人見人厭，自己也覺得沒意思了，於是投奔他在河南當知縣的姑父，到了河南之後，其實仍舊是老樣子青皮混混，沒有人瞧得起他，隻是礙著縣太爺的麵子，遠遠地躲開罷了。忽而有一天撚子進入河南，縣城危急之際，張曜組織青壯三百餘人，半夜裏出城打撚營，抱著一股不死即生的信念，居然打開了一片局麵，半夜裏撚子分不清情形，被三百來號人追的雞飛狗跳，恰好僧格林沁馬隊趕到馳援，見到這副情景著實是嚇了一跳，向來隻有官軍被撚子追的雞飛狗跳的，沒想到居然在這小縣城外頭，會遇上這等情形，於是張曜便被僧格林沁看中，爾後飛黃騰達，到如今已經是左宗棠帳下一大臂助。此人性情很有韓信的意思，知恥後勇之後，奮發不已，此番帶領大部騎兵長途奔襲，正對了他的脾性。
這兩路人馬都是牽製阿古柏重兵屯駐的門戶重地，作為“以陣合”的策略。而“以奇勝”方麵，則就要靠從天津拉來的七門三吋開花大炮，和六十多門一吋行營炮。原先左宗棠自行采買的大小火炮，全部留給劉錦棠部強攻古城。而新運到的炮隊，用金順做統領，精選了一萬餘人的精兵，帶了火炮，在大部運動的掩護之下，用哈密回王的向導帶路，抄小道，繞過古城和吐魯番的屏障，徑直運動到烏魯木齊外圍一線，一旦烏魯木齊出援東線，兵力空虛。東麵的張耀部與敵形成主力決戰時，則順勢攻城，三吋的開花大炮，轟塌烏魯木齊的城牆，幾乎不費吹灰之力。
而此時的阿古柏總兵力五萬餘人，古城兵力由白彥虎，馬人得等自甘肅投奔而來的熟回統帶本部八千多人據守，這算是個讓非心腹當炮灰的意思。而吐魯番則是南疆門戶，身後就是南疆各重要據點：喀什噶爾，庫車，阿克蘇，英吉沙兒……一連串的就像葡萄一般，兵力少，一旦吐魯番失守，身後的大片，就完全沒有憑依了。所以在吐魯番，阿古柏放了近兩萬人，由庫車和卓哈金可汗（HakinKhanTorah）率領南疆本部回兵鎮守。剩下兩萬多人是他的精兵中的精兵，全部據守烏魯木齊。