1694年，清政府詔噶爾丹前來會盟，噶爾丹抗命不至，反而遣兵侵入喀爾喀，康熙遂決定誘其南下，然後一戰殲之。
為使此次作戰順利進行，清軍在戰前做了充分準備：調集兵馬，征調大批熟悉情況的蒙古人為向導，隨軍攜帶5個月口糧，按每名士兵配備一名民夫4匹馬的標準，組成龐大的運輸隊，備有運糧大車6000輛，隨軍運送糧食、器材；籌備大量防寒防雨器具，準備大批木材、樹枝，以備在越過沙漠和沼澤地時鋪路。
噶爾丹果然率3萬騎兵自科布多東進，沿克魯倫河東下，大舉內犯。在此形勢下，康熙決定再次親征。1696年2月，康熙調集9萬軍隊，分東中西三路進擊：東路9000人，由黑龍江將軍薩布素率領越興安嶺西進，出克魯倫河實行牽製性側擊；西路4.6萬人，由撫遠大將軍費揚古為主將，分別出歸化、寧夏越過沙漠，北上切斷噶爾丹西逃之路；康熙自率中路北上，與其他兩路約期夾攻。
噶爾丹見康熙親率精銳前來，又聞西路清軍已過土剌河，有遭夾擊的危險，便連夜率部西逃。
1696年5月13日，清西路軍進抵土剌河上遊的昭莫多，距噶爾丹軍15千米紮營。昭莫多，蒙語為大森林，位於肯特山之南，土剌河之北，汗山之東。
清撫遠大將軍費揚古鑒於軍隊長途跋涉，饑疲不堪，決定采取以逸待勞、設伏截擊的方針，以一部依山列陣於東，一部沿土剌河布防於西，將騎兵主力隱蔽於樹林之中；振武將軍孫思克率步兵居中，扼守山頂。
戰鬥開始後，清軍先以400騎兵挑戰，誘使噶爾丹軍入伏。噶爾丹果然率兵進擊，企圖攻占清軍控製的山頭。孫思克率兵據險防守，雙方激戰一天，不分勝負。
此時費揚古指揮沿河伏騎分兵一部迂回敵陣，另一部襲擊其陣後家屬、輜重，據守山頭的孫思克部也奮呼出擊。
噶爾丹軍大亂，奪路北逃，清軍乘夜追擊15千米以外，俘殲數千人，收降3000人，擊斃噶爾丹之妻。噶爾丹僅率數十騎西逃。此戰，清軍利用昭莫多的地理條件，以逸待勞，設伏截擊，迂回包抄，終於贏得了勝利。在噶爾丹率軍東侵喀爾喀之際，其後方基地伊犁地區被其侄策妄阿拉布坦所襲占。加之連年戰爭，噶爾丹精銳喪亡，牲畜皆盡，噶爾丹兵敗窮蹙，無所歸處，所率殘部隻不過數十人，且羸弱不堪，內部異常混亂。
1697年2月，康熙鑒於噶爾丹拒不投降，再次下詔親征。噶爾丹聞訊，在眾叛親離的情況下，服毒自殺而死。至此，康熙時期平定噶爾丹叛亂之戰始告結束，喀爾喀地區重新統一於清政府。
噶爾丹的失敗，從根本上說，他的行動違背了我國多民族國家走向統一與鞏固的曆史潮流，到頭來不免走上覆滅的道路。