八月初一日（9月7日），為了配合劉錦棠的大軍順利攻城，左宗棠派總兵張俊、董福祥等率三營步兵到曲惠駐紮，又派提督張春發從伊拉湖小道到曲惠和張浚等部會合，開挖井泉，預備柴草飲水，迎接主力部隊的到來。另外，左宗棠又調易開浚的“安遠軍”到吐魯番換防。這樣一來，從托克遜、吐魯番出發的湘軍各部彙聚在了曲惠。
八月二十一日（9月27日），劉錦棠命吐魯番、托克遜步兵各營從大路向曲惠挺進，自己則率馬隊走小路。八月二十六日（10月2日），劉錦棠領主力軍隊到達曲惠。
劉錦棠作為名將，不是吹出來的。他頭上的耀眼光環也是靠自己的足智多謀和能征善戰拚來的。這不，他決定兵分兩路進攻，一路大軍從正麵進攻，另一路攻向庫爾勒的背後，出奇製勝。
八月二十七日（10月3日），劉錦棠派提督餘虎恩、黃萬鵬率馬步14營，取道烏沙塔拉，沿博斯騰湖向西，繞到庫爾勒背後，奇襲該城。自己率主力在二十九日（10月5日）從大路向開都河一帶推進，直取喀喇沙爾。
當時，聽到清軍大部人馬來攻，海古拉與艾克木汗都逃走了，在喀喇沙爾一帶，隻有白彥虎的殘軍在開都河西岸駐紮。他知道自己勢單力薄，無法抵禦清軍的攻勢，於是掘開開都河堤，想用泛濫的河水阻止清軍的進攻。
滔滔河水撲麵而來，深的地方滅頂，淺的地方也能到了馬背。但清軍沒有被嚇倒，一麵泅渡搭橋，堵塞決口，一麵趕修車道。
蔓延的河水沒能阻止清軍前進的步伐，但卻淹沒了庫爾勒和喀喇沙爾兩城和附近的村落、房舍、莊稼。當地的維吾爾族同胞紛紛逃到山中，但來不及逃走的老弱婦幼都沒能逃過這場劫難。
九月初一（10月7日），劉錦棠輕而易舉地將喀喇沙爾城收複，但城內積水數尺，空空如也。官署民舍蕩然無存，城內的百姓除了被白彥虎迫脅隨行外，幸存下來的也隱匿到山穀中不敢出來。
初三日（10月9日），清軍進入庫爾勒，仍然是一座空城。從被抓的探子口中得知白彥虎秋收之後便連人帶物退往庫車。劉錦棠本想一路追去殺敵，但此時，清軍已經沒有現糧，無法繼續前進。
戰機就在眼前，為了不延誤戰機，劉錦棠真想插上翅膀，飛到庫車殺了白彥虎。但要想行軍，就必須解決軍隊的糧食問題。
軍糧一下子是不可能運到的，劉錦棠便動員士兵挖掘窖糧，希望能有所收獲。真是天無絕人之路，最終挖得窖糧數十萬斤，解決了清軍的燃眉之急。
隨後，劉錦棠一麵讓後路轉運接濟，一麵派人招徠並安撫難民，鞏固收複的失地。
初六日（10月12日），清軍糧餉運到，劉錦棠親自挑選精銳步兵1500人，騎兵1000人為先鋒，一路跟蹤追趕。
白彥虎一路燒殺搶掠，脅迫當地居民隨行，行動非常緩慢。十一日（10月17日）四更，在白彥虎狼狽逃到庫車後，劉錦棠已經親率大軍追到了城下。一場激戰下來，清軍殲敵千餘人，追殺40裏，在第二天便非常輕鬆地收複了庫車城。
這場從庫爾勒開始的追殲戰，清軍在6天中行程900裏，收複了喀喇沙爾和庫車兩城，救下了被迫脅隨行的回眾10多萬人。在當時，這是一個不小的戰績。
劉錦棠一麵向左宗棠報捷，一麵命令部隊向拜城前進，目標直指阿克蘇重鎮。左宗棠得到這個喜訊後，非常高興。在給自己的這員愛將的回信中，他除了表揚劉錦棠外，還強調一定要做好善後工作，在收複城市設局發放賑災物資，勸導百姓耕種和放牧，還要修路添船設驛站，以便軍民和客商往來。
九月十四日（10月20日），劉錦棠部進軍到距離拜城不遠的和色爾。當時駐守拜城的是維吾爾族領袖阿克奈木厘，當白彥虎殘部進入拜城前時，他又想讓維吾爾族同胞和他一起西逃，遭到阿克奈木厘的拒絕。白彥虎在一怒之下殺死了阿克奈木厘，他本想用極端的手段讓拜城的百姓屈服，沒想到他的這個舉動引起了公憤，被激怒了的維吾爾族官民緊閉城門，拒絕白彥虎殘部進城。
前麵無路可走，後麵又有清兵追趕，白彥虎在無奈之下便把城外村莊洗劫一空，臨了還不忘放一把火，繼續他的逃亡之路。
十五日（10月21日），當清軍趕到拜城時，維吾爾族同胞大開城門，夾隊歡迎。劉錦棠得知白彥虎已經西逃後，便留下少量部隊鎮守拜城，自己親自率領主力部隊連夜追趕白彥虎殘部。當時是深秋季節，南疆的氣溫一到晚上驟降，草原和沼澤地霜淩凝積。劉錦棠部乘夜踏冰急追，在寒風中，官兵的手足凍皸，人馬交困，但硬是猛追了80多裏，到達了木紮提河前的銅廠。
白彥虎正脅迫20000多居民渡河，劉錦棠見狀，便揮軍猛撲，把敵軍殺得人仰馬翻。敵軍人馬的屍體頃刻間堆積在河中，河水曾一度因此而斷流。白彥虎做夢也沒想到劉錦棠部的行軍速度如此之快，哪裏還敢戀戰，渡河後便急忙向西逃竄。
清軍各營渡過河流後，在上銅廠趕上敵軍步騎左右包抄夾攻，劉錦棠從中路親自率騎兵突進，大敗敵軍。