左宗棠所订方略的核心是“先捻后回”、“先秦后陇”，关键则是“不令捻回合势”。
10月至11月间，西捻军和回民叛军取得了连克陕西安塞（今安塞南）、延川、绥德等城的胜利。同年12月中旬，西捻军为救援东捻军，由宜川东面的壶口渡过黄河进入山西，回民叛军在陕西处于孤军作战的不利地位。
在清军节节进逼下，回民叛军转取守势，情况十分被动，以致鄜州、宜君、三水、绥德等地相继被清军收复。
1867年11月，左宗棠参加镇压西捻军以后回到西安。陕西大局已定。
左部在陕西行动比较顺利，可是在甘肃日子就不那么好过了。
1867年11月，左宗棠以陕西大局已定，便加紧进行进军甘肃的各项准备，拟定“三路进兵之策”，分三路向甘肃进军：
刘松山率部由绥德西进，直指金积堡，是为北路；李耀南、吴士迈率部由陇州、宝鸡趋秦州，是为南路；左宗棠和刘典率军自乾州经邠州、长武赴泾州，是为中路。其中，北路是重点进攻方向。
金积堡位于灵州西南25余公里，东通花马池，南通固原，西靠黄河，是马化龙部回民叛军的中心。
左宗棠在作好一切准备之后，便大举向甘肃回民叛军进攻。
第二年秋天，北路清军刘松山部进抵灵州，9月8日攻占吴忠堡东西的郭家桥。中路清军则由固原、平凉北进，左宗棠进驻平凉，从而形成对金积堡的大包围态势。
在南线，清中路军占领预望城、黑城子、李旺堡等村堡，守卫该地区的陕西回民叛军纷纷向西撤离。甘肃回民叛军马万春部无法阻止清军前进，同心城、韦州堡一带叛乱回民大部投降清军。中路清军于11月中旬进至金积堡西南秦渠一带，距金积堡仅5公里。
北路刘松山部在中路清军策应下，夺取灵州城，打通了后路，从而完成了对金积堡地区的包围。
从12月起，清军在金积堡外围与叛军展开了激烈的争夺战。清军采取步步为营的方针，相继攻占了吴忠堡周围和金积堡北面的堡寨。
回民叛军依托秦汉二渠，挖壕筑墙，步兵凭墙防守，骑兵则主动出击，忽东忽西，不断袭击清军后方。12月11日，清军总兵简敬临率楚军突入回民军阵地，被叛军包围，士卒死伤甚众，简敬临等也被击毙。
但是，回民叛军的处境非常困难。金积堡东西两面的险要地永宁洞和峡口均落入清军之手。峡口在堡的西面，是黄河青铜峡口，也是秦汉二渠的渠口，永宁洞是山水沟（今山水河）通过秦渠涵洞的地方，秦汉二渠在此汇合，北流至黄河地理位置十分关键。
不久回民叛军从河西履水过河，夺回峡口，并打败前来进攻的清军。与此同时，回民叛军在永宁洞方向也发动进攻。
之后一段时间，回民叛军千余人从金积堡东南突然进至秦渠南，占领石家庄和马五寨几个村堡，抢修防御工事。石家庄扼秦渠之要，刘松山得知石家庄被占，连夜率部来攻。回民叛军急忙退至马五寨继续抗击，不久后刘松山在进攻马五寨时中弹而死。
清军进攻连连受挫，士气日低，回民叛军乘机发动反攻。叛军一部由马正纲率领由宁州、正宁进入陕西三水，马朝元也率部由金积堡出宁条梁（今陕西靖边西），两支队伍在甘泉会合，东攻韩城、郃阳。与马化龙有联系的河州、狄道回民军也攻占渭源直逼巩昌，使甘肃战局为之一变。形势对叛军十分有利。
但是，由于回民叛军缺乏统一的领导和指挥，各自行动，不能有效地协同配合，所以有利形势逐渐丧失。进入陕西的叛军在清军的追堵下，力量受到很大削弱，只得退回甘肃。
在金积堡地区，马化龙对朝廷抱有幻想，几次向清军“求抚”，遭到拒绝后，又分兵四出，没有集中兵力给来犯清军以致命打击，对永宁洞水口的几次进攻也未得手。
回民叛军的反击失策，给了清军调整部署的时间。左宗棠一面调兵截击入陕回民叛军，并奏调郭宝昌进攻花马池、定边，以打通金积堡东路粮道，一面命刘松山的侄子刘锦棠接统老湘军，重新组织对金积堡的进攻。
刘锦棠一面加强对永宁洞的防守，一面在黄河两岸夹河筑垒，保护河西通道，并将灵州至吴忠堡之间堡寨逐一攻占。
为从南面进攻金积堡，左宗棠命令黄鼎、雷正绾率中路军夺取峡口，并攻占金积堡西面汉渠内外20余座回民叛军营垒，直逼金积堡西南的洪乐堡。
在清军的大举进攻面前，回民叛军毫不畏惧顽强抵抗。清军付出了沉重代价，才攻下金积堡周围各堡寨。
清军在金积堡四周挖掘长壕两道，壕深几米，宽十几米，壕边筑墙，高达丈余，两壕一防堡内起义军突围，一防堡外义军救援。清军沿壕分段驻守，金运昌部驻北面，刘锦棠部驻东、南两面，雷正绾部驻西南，黄鼎部驻西面，徐文秀部驻西北面。
在清军的严密包围下，河州回民叛军派出的两支援军被阻截，金积堡防御形势日趋恶化。
不久之后回民叛军粮尽援绝，陈林率部分叛军向黄鼎、雷正绾“求抚”。6天之后，马化龙亲赴刘锦棠营中请降，表示愿以一人“抵罪”。
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