十一月初五日，乾隆帝披掛甲胄，登晾鷹台，舉行大閱，八旗官兵列隊進退，槍炮齊發，聲震天地，威武雄壯。在右部哈薩克及布嚕特使臣麵前顯示了八旗勁旅的強大軍威。然而樂極生悲，就在這一天，定邊將軍兆惠遇險求援的緊急奏折，送到了皇帝麵前，頓使兩月來歡慶勝利的喜悅氣氛一掃而空，乾隆帝不得不日夜操勞，趕調兵馬增援。
原來，兆惠領兵四千餘名，從烏什兼程前進，穿越戈壁行走一千五百裏，隻剩下馬一千餘匹，於十月初三日趕至輝齊阿裏克，距葉爾羌四十裏，人馬皆乏。葉爾羌城寬大堅固，周長十餘裏，四麵共十二個城門，清軍人少，隻能圍其一麵。霍集占先已將“村莊回眾糧草”移入城中，堅壁清野，嚴守以待，又誘騙城民說，“大兵盡剿回人，伯克霍集斯已被殺”，煽動回民抵抗清兵。布拉呢敦領馬步兵一萬餘人，駐於離喀什噶爾城一站路的當噶勒齊，互為犄角。
兆惠於城東隔河有水草處紮營，此河名黑水河，故稱為黑水營。十月初六日清兵二千餘，分七隊進攻，先攻克葉爾羌城東北五六裏處的一座高台，追敵至城下，守兵開西門，各出四五百騎，迎戰三次，退入城內，又從北門出數百騎，清索倫兵畏敵而逃，健銳營兵屹立不動，後隊接濟，交戰後守兵退入城中。兆惠因聽說靖逆將軍納木紮爾、參讚大臣三泰將至，遣副都統愛隆阿、署總兵戴定柱，帶兵八百名，前往堵截喀什噶爾來援之路，並巡查台站，接應兩位將軍、大臣。他詢問俘獲的回人，知霍集占的牧群及沙喇斯戶口俱在城南英峨奇盤山，欲圖奪取以供軍需，於十三日留兵守黑水營，親率騎兵一千餘人自東而南，由城南奪橋過河。兆惠明明早已偵知城中有馬兵五千餘，步兵甚多，為什麼要率兵千餘去進攻十倍於己之敵？看來可能有兩方麵的原因：一是求勝心切，急欲生擒霍集占平定回部，建功立業，報效皇上，蒙受恩寵，避免受責；二是中了霍集占之計，輕敵冒進。初六日之戰，據兆惠奏稱，敵軍三戰三北，“敗走入城”，射斃敵兵二十餘名，“帶箭逃去者無算”，清兵隻十九人受傷，無一死亡。既然守兵如此不堪一擊，當然可以用千餘騎兵去奪取牧群，他就沒有冷靜分析戰局，敵軍是真敗，還是偽裝衰弱以迷惑、引誘清軍？結果是輕敵冒進。
兆惠剛領兵四百餘過橋到達彼岸，不料，橋忽然折斷(這顯然是城中之人的精心安排)，霍集占統騎兵五千餘、步軍萬餘名，前後夾攻，又從兩翼衝入，將四百餘名清兵截斷成數處，打亂了清軍的編製，官兵四分五裂，未過河的清兵又無法援救。回兵猛烈衝擊，地沮淤，難馳騁，清兵且戰且退，浮水還營。兆惠的臉上和小腿俱負傷，坐騎中槍倒斃，易馬再戰又被刺斃。行伍出身、累立軍功擢升西寧總兵、領隊大臣的勇將高天喜，大學士鄂爾泰之次子、曾任左翼前鋒統領、參讚大臣的鄂實，原副都統、領隊大臣三格，原定西將軍、一等公策楞之子侍衛特通額，俱戰死，數萬回軍包圍了黑水營。從早晨到傍晚，苦戰一天，清軍死者數百，“受傷者無算”。
兆惠原共隻有兵四千餘名，馬一千餘匹，愛隆阿帶走八百人，這次戰敗，士卒傷亡較多，馬匹倒斃不少，餘下之馬亦疲乏不堪，“不能衝殺”，隻有掘壕築壘結寨死守。由於建築材料有限，時間緊迫，掘壕既淺，壘又低矮，敵可輕易跨入，“遂日夜來攻”。兆惠隻好飛章告急，遣索倫兵五人，各持一函，衝出重圍，奔至阿克蘇。駐阿克蘇辦事的頭等侍衛舒赫德遣人飛速馳報：十月二十日，將軍兆惠派遣的索倫領催阿勒丹察、披甲紮奇勒圖趕到阿克蘇，送到將軍文書及愛隆阿移文，內稱十三日攻城失利，將軍受傷，被敵軍萬餘包圍，“以無馬不能衝突”，遂掘壕結寨，敵兵亦結寨相持。營中糧食可供二月，軍器火藥不足。乾隆帝於十一月十三日看到舒赫德的奏折，在此之前的初五日，又收到兆惠的奏折，言及十月初三到葉爾羌，要求盡調庫車、賽哩木等處綠旗兵和送馬三千匹，十分震驚，知道大事不好，敵情嚴重，連下十幾道諭旨，趕調兵馬，他於初五日諭令舒赫德將阿克蘇“現在所得馬匹，即速解赴軍營”。十三日，他授參讚大臣富德為定邊右副將軍，授阿裏袞、愛隆阿、福祿、舒赫德為參讚大臣，諭令“無論何隊兵丁，惟擇馬力有餘者，作速前往”，“應援兆惠”，命陝甘總督黃廷桂將預備馬二萬匹“加意豢養”。十六日他又下諭說：“將軍兆惠等被圍，急需策應”，今擬分兵兩路，一路由阿克蘇、烏什，一路由特穆爾圖諾爾，“夾攻逆賊”。十七日再諭，調西安滿兵二千，由將軍鬆阿裏率往烏魯木齊。原令增調的健銳營、索倫兵、察哈爾兵四千留駐伊犁，現命火速趕往葉爾羌。對於舒赫德、富德、阿裏袞主動支援兆惠的調遣兵馬的安排，均予允準，並給以嘉獎。同時，他又鼓勵回城伯克殺“賊”解圍，晉貝子玉素布為貝勒，並命戶部撥銀三百萬兩，解甘省備用。②《清高宗實錄》卷574，頁12、29，卷575，頁1、2、3、15、36，29.
將軍被困黑水營的消息，像一股強勁的寒風，使“佇待伊等捷奏”欲慶大勳的乾隆皇帝冷靜下來了，他在調軍遣將前往策應兆惠的同時，認真總結用兵以來的得失，找出了自己輕視回軍急於求成，是導致兆惠失利被圍的根本因素。當十一月十三日看到舒赫德第一次報告兆惠受挫的奏折時，他諭告軍機大臣：“兆惠領兵深入，雖未免有輕賊之心，亦恐朕責其怯懦，若當日令伊暫駐阿克蘇，候兵馬齊集，當不至此，然於現在情形，亦未為失策，朕豈肯加之責備。”②過了八天，十一月二十一日，兆惠托舒赫德繕寫轉呈的奏折，送到了皇帝麵前。兆惠除報告了十月十三日作戰經過、官兵傷亡、敵軍合圍等情形以外，承認自己犯了輕敵之錯，請求處治。兆惠奏稱：“臣等前因阿克蘇、烏什既定，擒獲渠魁，機不可失，遂不暇計兵多寡，馬力如何，輕敵妄進，臣兆惠罪實難逭。”②③《清高宗實錄》卷575，頁19、20、21，21、22、23，24、25、26.
乾隆帝看過此奏後，下了一道長諭，除再申用兵回部之因以外，著重講到輕敵之事，其中有這樣一段話：
“……迨我師已得庫車，將軍兆惠勒兵前進，風聲所過，如阿克蘇、烏什等城，皆相繼傾心歸化，其回部大頭目霍集斯伯克等，複向官軍投順，願效前驅。惟賊首霍集占奔竄葉爾羌。是以將軍兆惠率師乘機直入。彼時若令兆惠暫且留駐阿克蘇城，俟後隊到齊，然後並力進取，則自此發旨到日，已屬不及。然此則不過身處局外者事後好為議論則可耳，揆諸用兵機宜，兆惠尚為有進無退之良將也。……向來之輕視逆回，乃朕之誤，又何忍以妄進輕敵為兆惠之責乎。此蓋數年以來，平準噶爾，降左右哈薩克、東西布嚕特，實為極盛之會，而默默中有此佳兵之警，上天仁愛之意，朕實欽承感謝矣。”②
乾隆帝這樣分析兆惠失利之因，引咎於自己“輕視逆回”，責己而不諉過於將帥，既找到了導致失敗的主要原因，又對用兵回部苦苦廝殺的將領士卒慰諭勸解，寬其畏過怕責之心，論事合情合理，論情寬厚撫愛，對激勵三軍以利再戰，定將起到很大的作用。
乾隆皇帝還對從征被圍之人從重獎賞，以兆惠“甚屬奮勉”，“深入賊巢”，“誌在滅此朝食”，“忠誠勇敢”，由一等武毅伯晉為武毅謀勇一等公，加賞紅寶石帽頂、四團龍補褂，額敏和卓賞給郡王品級，霍集斯伯克晉貝子加貝勒品級，高天喜照一品大臣例賞給恤典，鄂實、三格照其原任前鋒統領、副都統從優議恤，陣亡、負傷官兵分別賞恤，其他在場的大臣、侍衛亦加恩優敘。③因被圍而從優封賞，這在清朝前期，還是少有的，可見，乾隆帝確是將失利之過歸諸於己，鼓勵官兵繼續勇往直前建功立業，徹底扭轉逆局，盡快奪取勝利。