逾嘉峪關西行千五百裏曰哈密，為古伊州，回部親王食其地。其北百二十裏有天山，天山者，祁連也，旁有蒲類海，鄰蒙古喀爾喀部。天山以北，自巴裏坤西北行千三百裏而強曰烏魯木齊，為古車師後庭，今都統、提督分治之，屬城十有六。其西千三百裏曰伊犁，為古烏孫國，今將軍、參讚大臣治之，屬城九。其他沙磧、沃土相間，皆《漢書》所謂北道也，乾隆間分設道、府、州、縣治之。
自哈密迤西而北，避白龍堆，行七百裏至吐魯番，為車師前庭。其東柳中，漢戊己校尉居之，由此以達天山南道，其名城八。自吐魯番西南行千裏而強曰喀喇沙爾，為古焉耆國。又西南行三百四十裏至車爾楚台（即漢烏壘），為漢都護所治。又西三百六十裏為漢輪台，又西南三百二十裏（凡千裏而強）曰庫車，為古龜茲國，唐安西都護治焉。自庫車西行千裏而絀曰阿克蘇，為古溫宿國。又西北行二百四十裏曰烏什，為古尉頭國。此所謂東四城也。自阿克蘇西南行千四百裏而強曰葉爾羌，為古莎車國。又迤西而北三百六十裏曰英吉沙爾，為古伊耐國。又北二百裏而強曰喀什噶爾，為古疏勒國，皆漢唐建庭之所。自葉爾羌南行八百裏而強曰和闐，為古於闐國。此所謂西四城也。其俗皆城郭土著，耕織商賈，依堡而居。堡以千百數，皆《漢書》所謂南道，今則回疆也。乾隆中設參讚大臣駐喀什噶爾，總製南路，他城設辦事、領隊大臣分治之。其各回堡則以伯克理其事，自三品至六品，皆隨年班入覲，不得專生殺。
自伊犁訖和闐，南北三千餘裏，東西七千餘裏，號新疆，總製於伊犁將軍，凡漢時西域三十餘國皆隸焉。道光中，張格爾平，西陲無事者三十餘年。至同治初元，陝回倡亂，遣其黨四出招誘，而後新疆回亂大起。
先是，陝回阿渾妥明（一名妥得璘），假星命遊蕩金積、河隍間。比寇興，竊三婦人出關，至烏魯木齊客參將索煥章家。索煥章者，前甘肅提督索文子也，素蓄異誌，師事妥明。妥明掌教演經，妄言禍福，愚回多惑之。
同治三年春，烏魯木齊都統藉防餉勒州縣畝捐，綏來知縣毛遂吾、奇台知縣恒皆不應，獨迪化知州孔福允之。都統乃自遣員搜括，州役馬全、馱戶馬八皆回民無賴，倚勢苛斂，敲比無虛日。漢民怨憤，陰約木壘漢民結團練，以抗捐而禦回。馬全亦結回民備之。四月，漢民與馬全戰奇台市，回敗遁入南山，匿不出。會庫車回叛，提督聶布衝遣兵赴南路討之。標兵故多回人，行至喀喇沙爾，潰歸。六月，遂舉烏城反。索煥章手刃提督，戕其家屬，據漢城，推妥明為主，索煥章自為偽元帥，書吏馬升為先鋒，進圍滿城。八月陷之，知州孔福縋城跳，都統平某盛服往議和，死亂兵。索煥章脅鎮迪道尹某至其家，將囚之。其母罵曰：“爾父官一品，爾官三品，今乃作賊縛職官，罪當族，吾不忍見也。”乃舍之，尹某仰藥死，其家四十餘口殉焉。其時，奇台捕役馬福等率回眾陷奇台，分掠綏來、昌吉、阜康、吉木薩、古城，皆陷之。而哈密、吐魯番、呼圖壁、庫爾喀喇烏蘇先後失守。於是妥明益自尊，僭號“清真王”，降索煥章為散目，令守吐魯番，以其母屢誡煥章反正也。馬升、馬泰、馬仲、馬明、馬官皆為偽元帥，結纏頭共取南八城。比城拔，纏頭竟自踞之。
當是時，俄羅斯破滅浩罕，其國都塔什幹已為俄據。安集延者，浩罕八城之一，古大宛地也，與喀什噶爾鄰。其酋帕夏曰阿古柏，收餘眾自稱“和碩伯克”，保安集延而王。值布魯特酋思的克等肇亂，喀什噶爾奸回金相印迎帕夏出山，圍喀什噶爾，破之。遂次第攻奪南八城，安撫漢、回商賈。纏頭以其同類，頗歸附。安夷亦禁劫殺要結之。四年，妥明遣黨分陷山北諸城。五年，纏頭攻伊犁九城，陷之；塔爾巴哈台亦不守。詔烏魯木齊提督成祿自肅州赴奇台，會李雲麟辦新疆軍務。雲麟自罷陝軍，上惜其才，以侍衛充布倫托海辦事大臣。崎嶇赴漠，遙權伊犁將軍，築城布倫托海。旋為賊襲陷，論罪譴戍。其後，左宗棠奏調赴營，薦保副都統。所著《西陲論略》譏切時事，其言頗有可采雲。
八年，索煥章詭詞乞撫，哈密幫辦大臣景廉弗納。自烏城之亂，北路邊氓結團自保，寇至則戰，寇去則耕。其田公種公收，立壯士為之長，兵事、田事皆屬焉。於是，徐學功起迪化，趙興體起綏來，劉鄉約起河西，馬進福、鄧生玉起古城、奇台。又有張和、張興率團數千，日與回戰，先後歿於陣。而徐學功勇略冠一時，中外回皆畏之。徐學功者，少貧賤，喜技擊，鄉裏號無敵。年弱冠，值寇作，乃結健兒數十，掠回莊貲貨自贍，遇漢民則保護之。雖邊外悍回，固已憚之矣。其後依附者日眾，有民兵五千人，每戰以馬隊陷陣，驟若風雨。賊槍炮不得施，見之輒走。安酋帕夏聞其名，使使約和。
九年，妥明遣馬泰與安集延戰庫車，敗績。安酋潛勾馬仲自吐魯番共攻妥明。妥明乞降，帕夏仍令為清真王，踞守烏垣。以馬仲為“阿奇木”，總回務。其後徐學功陣斬馬仲，其子馬人得襲阿奇木偽職，與妥明不相能，複糾安夷來攻。於是，帕夏約徐學功圍吐魯番。妥明遣黨三次赴援，皆卻之。閏八月，遂拔吐魯番。帕夏揀精壯者縛送南八城，與徐學功進攻烏魯木齊。距城四十裏，妥明傾巢出戰。徐學功馬隊馳擊，安夷助之，回大奔，斃其偽元帥馬官。妥明不敢還烏垣，走綏來，數日病死。昌吉、綏來、呼圖壁皆下。帕夏踞烏垣，征地稅，榷商貨，令漢、回剃發易服，效其國俗，光頂圓領，儼然異域矣。
初，帕夏聞徐學功善戰，故與友善，冀其柄用，薦己為哈密王，以南八城歸獻朝廷。已而知其驍猛無遠識，且百戰不得一階，益輕之，令學功還南山。仍以甘回馬人得為阿奇木，綰烏垣回務。學功大恚，常使馬隊間出邀安夷商貨。安夷患之，與回纏合縱拒學功，乘中秋襲其營。學功僅率二百騎拒戰，退走綏來、南山。帕夏乃縱安夷大掠，以夷目守烏垣。土回、纏頭不堪其擾，還降學功。學功率大隊至烏垣，與安夷鏖戰數月，殺傷相當，以糧罄還南山。土回、纏頭見學功去，仍投安夷。
十年五月，俄羅斯代收伊犁。初，康熙中俄夷與我畫界，中國常住卡倫外，有哈薩克、布魯特、烏梁海諸部遊牧，均羈屬於我。其外複有甌脫地，遠或千裏，近數百裏，兩無所屬，所謂閑田也。鹹豐十年，俄夷重修條約，始以常住卡倫為界。中國方有事東南，以其地絕荒遠，未暇較。而甌脫地延袤五千裏，及哈、布諸部，悉為所侵，伊犁、塔爾巴哈台遂與俄夷逼處。自回纏陷伊犁，黨眾時相爭殺。索煥章初遣數千人往襲，敗還。至是，俄夷以兵六百入據伊犁，且聲言進收烏魯木齊。其酋銅線自悉畢爾聞於京。詔署伊犁將軍榮全赴伊犁收回城池，直隸提督劉銘傳道肅州出關規複新疆各城，景廉、成祿規複烏魯木齊，左宗棠、穆圖善撥兵顧關外。
宗棠方擊回河州，奏言：“俄羅斯與我素無釁端，其取伊犁，名為收複，詞近順而心則狡。關外回部向本愚弱，不似內地諸回之狡悍，而富庶過之。所雲收複伊犁，揆諸弱肉強食之常，乘間抵隙之事，亦毋足怪。惟尚欲收複烏垣，則舐糠及米，漸近中邊，於理不協，於勢尤不可。臣現規河湟，未能興師遠舉，然當此強鄰覬覦，未敢拘執。已谘商劉銘傳酌定進兵道路，飛飭徐占彪馳赴肅州，以便成祿拔隊出關。”會劉銘傳乞病還皖，以曹克忠接統其軍。未幾，克忠亦乞病，以臬司劉盛藻統之，仍屯乾州；成祿亦未果行。其時，肅州回出掠安西、玉門、敦煌，窺犯新疆。哈密大臣文麟、烏魯木齊都統景廉以聞，詔催徐占彪迅赴肅州，換成祿出關。
是年冬，俄夷糾土回、纏頭將襲烏垣，陽稱赴綏來易市，驅駝、馬、羊隻數千，載洋貨、銀鈔以行。至石河，距綏來八十裏，徐學功率馬隊截之，誅俄夷回纏數十人，餘悉縱還，盡奪其駝、馬、羊隻、洋貨，並俄鈔二萬兩。自此，俄夷不敢東窺，以徐學功為之障也。
十一年春，景廉率師抵古城，使使招學功至綏來之沙山，集舊部三千餘人開屯田，且戰且耕。時文麟亦招團首孔才自哈密赴古城修堡興屯，孔才複收學功散勇二千餘人任耕戰。於是，吉田、吉木薩屯田大興，兵食稍裕。其後徐學功、孔才皆擢提鎮，然事事承將帥風指，英氣漸減，異於初起血戰時矣。
十二年三月，陝回白彥虎援肅州，敗走出關。四月，竄安敦玉。金順遣軍躡擊，副都統明春、辦事大臣文麟亦遣馬隊追之，白彥虎遁入山。六月，掠阿畢米特，署烏裏雅蘇台將軍常順奏催金順出關。秋，白彥虎率悍回數千分掠烏垣、綏來，徐學功橫出截之，殺數百人，奪駱駝五百匹，貨物無算。白彥虎自揣勢孤，益結安集延自固。帕夏有所誅求，悉索以供。於是，安夷日富，土回日貧。九月，左宗棠克肅州，陝、甘平。詔曰：“現在關內肅清，急應乘此聲威，掃除關外各匪。金順迅赴古城，會景廉規複烏魯木齊。穆圖善久駐涇州，置兵無用，即赴安敦玉以壯聲援。哈密尚未解圍，張曜、宋慶久曆戎行，辦事奮勇，即馳往哈密，會文麟、明春剿賊。各軍糧餉，左宗棠源源接濟，勿任缺乏。”蓋朝廷稔知宗棠積勞，但責餉事，未忍令其馳驅沙漠也。
十三年，宗棠汰陝、甘防軍，改營為旗以節餉。時日本犯澎湖，李鴻章調銘軍之在陝者赴山東，將渡海援台灣。宗棠慮邠、乾空虛，谘穆圖善撥涇軍五營接乾防。秋，張曜出屯哈密，大興水利，墾荒地二萬畝，歲獲數千石以濟軍。哈密土質善滲，其耕墾用土工、石工及毛氈包裹工，為他處所無。張曜躬率所部經營締構，功亦勤矣。是時關外諸軍，皆隸烏魯木齊都統景廉。金順出屯巴裏坤，頗與景廉不洽。有旨垂詢，宗棠奏：“景廉方正有學，回翔台閣，足式群僚，而泥古太過。金順寬和服善，為眾情所附，平時粥粥無能，臨陣奮勉，臣所目擊。既居前敵，似宜以戰事責之。”
光緒元年三月，詔景廉補正白旗漢軍都統，與侍郎袁保恒回京供職。左宗棠以欽差大臣督辦新疆軍務，金順為烏魯木齊都統副之。陝西巡撫譚鍾麟督西征餉事，布政使裕寬、陝安道沈應奎兼綰糈台。四月，左宗棠奏起前署陝西巡撫劉典赴蘭州，詔劉典以三品京堂候補，幫辦陝、甘軍務。
五月，金順抵古城，接統景廉軍，汰三十餘營為十九營，合金順原部共四十餘營。是時，宗棠所部汰除四十餘營，猶存馬步一百四十一營，每歲需餉銀六百十四萬兩有奇；金順歲餉銀二百六十四萬兩有奇；穆圖善一百八萬兩；雷正綰三十萬兩，均由西征糧台收放，而駝乾、屯費、運貲不在此數。諸省關積欠銀二千六百萬有奇，文牘谘催，弗應也。
譚鍾麟奏言：“自五月陝藩司接管西征糧台，迄於八月，催收各省關協餉銀八十餘萬兩。督臣左宗棠每月需的餉四十餘萬。近於新疆南北兩路創設采運數道，計程皆四五千裏，運費月需銀二十餘萬，而舉辦屯田有費，購買車駝有費，製備軍火器械有費，整頓營伍裁撤勇丁有費。出款日增，入款愈少，數月來得以勉強支持者，恃借到洋款三百萬；然隨到隨放，現亦告罄矣。袁保恒前奏每屆年終一關，悉發滿餉。本年各營月餉固未滿發，轉瞬年關，需餉如命。若仍不發一月足餉，何以泯觖望之心，而作效忠之氣？今出關諸軍整理待發，月餉之外，益以糧運，窘乏情形，尤甚往年。乞飭部指提各省關欠餉六十萬，為年終一月滿餉；並將出關糧運的餉一百四十餘萬兩，限十月內外到陝，轉運前敵，以資支發，西事幸甚。”旨如所請。
時劉典因病辭幫辦，詔罷陝甘之行。譚鍾麟複言：“宗棠出關，後路防軍百數十營，遠者距三千裏，倉卒有事，無所稟承。劉典與諸軍相習，若令駐蘭州顧後路，督臣得一意前敵，迅赴戎機，早蕆一日之功，即可省一日之餉。”詔促劉典自湘西行。
二年正月，左宗棠檄劉錦棠等軍自涼州赴肅州。二月庚午，劉典至蘭州，宗棠以善後事畀之。癸未，祃旗啟行。時朝議紛紜，多以遠征勞費，欲棄南八城封帕夏為外藩，英酋威妥瑪複為之請。宗棠奏言：“烏城之賊，土回居多。白彥虎複挈陝甘悍回分踞紅廟、古牧、瑪納斯相聯，而皆南與安酋帕夏通。自帕夏踞喀什噶爾各城，吐魯番、辟展以西土回皆附之。帕夏能以詐力製其眾，又從印度多購西洋槍炮，勢益猖獗，土回、纏頭皆倚之為重。然不敢顯與俄夷較，俄夷亦頗言其狡悍異諸賊。今官軍出塞，自宜先剿北路烏垣等處，而後加兵南路。當北路進兵時，安集延或悉其醜類與白彥虎合勢死拒，當有數大惡戰。如天之福，事機順利，白逆殲除，安集延悍賊亦多就戮。由此而下兵南路，其勢較易。是致力於北，而收功於南也。若賊情先圖自固，但作守局以老我師，則曠日持久，亦在意中。外間議論，或以為事可緩圖，或以為功可速就，或主撤兵節餉，或言難得易失，其命意皆因裨益洋務起見，豈真由衷之言哉？臣一介書生，高位顯爵，為平生夢想所不到，豈思立功邊域，覬望恩施？況年已六十有五，日暮途長，乃不自忖量，妄引邊荒艱巨為己任，雖至愚極陋，亦不出此。而事固有萬不容己者。烏魯木齊各城不克，無總要之地以安兵。今伊犁為俄人所踞，喀什噶爾為安集延所踞，若此時置之不問，後患環生，必有日蹙百裏之勢。此區區愚忱，不敢不盡者也。”其後，攻北路而南路遂平，竟如所策。
三月乙巳，宗棠駐軍肅州。肅州至哈密，中隔戈壁，水泉不能供千人。宗棠令諸軍抵安西後，分起遞進。漢中鎮譚上連為前鋒，寧夏鎮譚拔萃繼之，陝安鎮餘虎恩又繼之，均聽三品卿銜西寧道劉錦棠節度。四月，劉錦棠出嘉峪關，譚上連師次巴裏坤，譚拔萃次哈密，餘虎恩越安西出戈壁西進。烏垣回分掠塔爾巴哈台，劫俄糧，自布倫托海出紅柳峽。金順遣軍躡之。回繞古城走吐魯番，還入烏垣。上以北路空虛，飭左宗棠派兵兼顧。宗棠乃檄領隊大臣錫綸赴沙山護俄運，桂錫楨、馮以和各軍隸之。金順複調參將徐學功馬步四營助錫綸。時譚上連進古城，分兵屯芨芨台、色畢口、大石頭、三個泉護運道。金順自吉木薩飛書乞糧，宗棠撥巴裏坤、哈密存糧三百六十萬斤濟之。宗棠雇商駝萬隻，負糧出哈密達古城，北至肅州，複以官民車載糧，道戈壁赴哈密。而歸化、包頭、寧夏商駝負糧往巴裏坤者，絡繹於道。俄人複以糧市我，轆轤轉輸，遠者五千裏，近亦三千裏，雖儲峙稍裕，而費已不訾矣。