哈密，刘锦棠的部队将之前从肃州等地陆续运来的军粮进行再次转运，翻越了险峻的东天山九曲险道，将这些宝贵的物资分运到了巴里坤和古城等地。这些军粮为后续的军事行动提供了坚实的后勤保障。
很快，刘锦棠的前锋部队就占据了距离乌鲁木齐不足三百里的济木萨（今吉木萨尔县）。这一战略要地的占领，为收复乌鲁木齐创造了有利条件。
同年8月，刘锦棠和金顺两军协同作战，经过激烈的战斗，成功攻下了乌鲁木齐外围的古牧地。阿古柏的帮凶白彦虎、马人得见势不妙，弃乌鲁木齐而逃。刘锦棠则兵不血刃地收复了乌鲁木齐（8月18日）。紧接着，金顺进占了昌吉，而荣全在刘锦棠的协助下也攻克了玛纳斯城。
打开南疆
在收复北疆后，左宗棠并未停下脚步，而是将目光转向了南疆，准备进一步打开通往南疆的门户。达坂、托克逊、吐鲁番三城作为南疆的战略要地，对于整个战局具有至关重要的影响。
左宗棠深知南疆战役的艰巨性，他告诫刘锦棠不要急于求成，要稳扎稳打。同时，他精心布置了三路进军计划，命令金顺留守乌鲁木齐，而以刘锦棠为前线总指挥，全权负责南疆的收复工作。
1877年4月，刘锦棠率领大军出击，迅速收复了达坂城和托克逊城。与此同时，徐占彪与张曜也在盐池会师，成功攻克了吐鲁番的门户七克腾木。阿古柏见势不妙，只好放弃吐鲁番，逃往焉耆，只留下其幼子驻守库尔勒为其垫后。然而，刘锦棠、张曜、徐占彪三军迅速合击，又收复了吐鲁番。
阿古柏见通往南疆的门户已经被打开，自知大势已去，便服毒自杀（也有说法是被毒杀）。他的长子伯克胡里为了争权夺位，杀死了自己的弟弟，并率领残部逃往喀什。而白彦虎则率领余众逃窜到了开都河一带。
然而，在清军收复新疆的过程中，并非一帆风顺。英使威妥玛多次对清廷进行恫吓，并试图阻挠清军的进军。此时，他又劝清廷停止进军，将阿古柏势力认作藩属。同时，海防派也在朝廷中运作，试图阻止清军的收复行动。
面对这些压力，左宗棠毫不退缩。他上疏据理力争，强调新疆的战略意义以及当前的大好形势。同时，他还提出了要在新疆实行省制的建