京城与库车相距遥远，雅尔哈善不会马上接到圣旨，也不知道自己被革职而且可能被治罪的消息，尽管如此，他也早已没有了饮酒下棋的心情，只盼着能赶快打下库车城，以便抵消或减轻自己的责任。
在与将领们商量时，鉴于炮击城池不见成效，提督马得胜建议改用地道攻城，雅尔哈善觉得这个办法可行，便立即让马得胜全权负责。马得胜于是从绿营中挑选擅长挖掘地道的士兵充任掘土兵，在城北一里地外开挖地道，他们计划在掘至城墙根后，用火药填满坑道，进而炸毁城墙。
一般来说，为了不让对方发现以及保护掘地兵的安全，地下作业宜慢不宜快，但雅尔哈善急于成功，严令昼夜挖掘，主持挖地道的马得胜也加以迎合，不管掘土兵的死活，只是一个劲儿地催促他们加快进度。掘土兵连夜点灯挖掘，就在他们快要挖到城墙根的时候，一个割草夜出的附近居民无意中窥见了从地道气眼中漏出的灯光，地道的秘密由此被城内守军所发现，后者从城内反向挖出一道横沟，水淹火攻，致使地道内的掘地兵全部丧生。
惨剧发生后，雅尔哈善又把责任全部推给马得胜，对于攻城则一筹莫展，只能用长围久困的办法待其自毙。库车之役持续达三个月之久，在城内粮食和饮水不继的情况下，守将阿卜都克勒木率四五十人也骑着马乘黑夜逃走，城内剩下的三千余老弱妇稚才不得已出降献城。
清军以万余之众，挟平准战争胜利之势，围攻一城，却坐失机宜，任由敌军潜入潜出，来去自如，最终得到的只是一座空城。雅尔哈善还自我安慰，对顺德讷说：“就算得了一座空城，也可以向朝廷复命了。”殊不知乾隆可没这么好糊弄，亦无法接受这样的结果，因为上次处罚下达之后又出现了一系列恶果的缘故，所以乾隆皇帝加大了处罚的力度。他下令将雅尔哈善、顺德讷、马得胜问罪正法，参赞大臣哈宁阿也责令自尽。
由于此番战争实际上是平准战争的延续。而自金川战役后，乾隆重开康熙朝曾设的方略馆，用于记录重大军事行动，方略馆的纂修官便指出：“此番战役，初由勘定准噶尔部所连及。”他们在奉敕纂书时也将准噶尔与此役合并，通称为“平定准噶尔方略”。准噶尔一役，前线将领很不得力，乾隆深受其累，没想到平回战争又重蹈覆辙，他深悔自己用人不当，忍不住嗟叹自责：“选将吾未慎，失机有如此。”
让兆惠再次出山挂帅，成为乾隆扳回局面的希望所在，他发出正式谕令，命兆惠从伊犁带兵速往天山南路，全权指挥平叛。先前他考虑到兆惠的老部下在外征战时间已久，官兵非常疲惫，决定调索伦兵、察哈尔兵前往增援，兆惠本来要在伊犁等待这些援兵，但乾隆却嫌他停留太久，说你是不是不愿前往前线战场，所以才观望犹豫，如果你真的抱有这样避难就易的想法，那就太不应该了，我告诉你，今年不管天山南路的战事顺不顺利，总之我绝不撤兵，而且必须在今年冬天予以了结。
眼看皇帝连激将法都用上了，兆惠不能再耽搁下去，只好将副手富德留在伊犁继续负责，自己率已集结的八百官兵直奔库车。途中为加快进度，他先带四百人轻装前进，在抵达南疆一侧的山口时，他们得知库车城已经归降，大军正开赴阿克苏，于是又昼夜兼程前往，与大军进行会合。
在从伊犁启程时，兆惠就已在设想该如何攻取阿克苏，但在抵达清军大营后，一了解情况，他才知道阿克苏也已经归降。
原来霍集占在逃回叶尔羌后，重新大肆征兵，打算再援库车，后来听说库车已被清军所控制，又计划强行将阿克苏的支持者迁移至乌什等地。一方面，阿克苏的回人不愿迁移；另一方面，自此番战争开始以来，清军所显示出的军事优势以及取胜决心，对他们造成了极大冲击，很多人都不愿再追随霍集占作乱，于是在霍集占来阿克苏时，大家便“闭城拒敌”，不让他进城。两边翻脸后，霍集占率兵攻打阿克苏，城里的阿克苏人也不是吃素的，积极地组织了抵抗和反击，霍集占见一时难以攻下城池，清军又可能随时杀来，遂不得不放弃阿克苏，直奔乌什而去。
乌什与阿克苏近在咫尺，兆惠既得阿克苏，接下来自然是要取乌什。乌什守将系霍集斯的长子漠咱帕尔，霍集斯过去有生擒准噶尔汗王达瓦齐之功，又曾授意次子呼岱巴尔氐帮助阿敏道逃出库车，兆惠据此判断他绝不会跟着霍集占一条道走到黑，所以就写了封信，派人送往乌什，对霍集斯、漠咱帕尔父子进行劝降。
霍集斯父子还没等收到劝降书，便已决定归顺清廷，他们甚至还准备设下鸿门宴，将霍集占擒获后献给清军，只是事情泄密，被霍集占察觉了。霍集占很恼火，但乌什“闭城不纳”，他也没办法，只能退往喀什噶尔。据霍集斯方面所见，当时霍集占的叛众仅三千人左右，部队怨声载道，士气非常低落，有人还做出了毁弃武器、宰杀驼马等自暴自弃的举动，可见阿克苏、乌什先后降清对其打击之大。
围绕塔里木盆地，天山南路的聚居区主要集中于其北部、南部和西部边缘绿洲，乌什归降标志着北部已全部为清军所掌握。霍集斯还利用自己对布拉尼敦兄弟及其根据地的熟悉，向清军献上了擒捉此二人的方案，乾隆闻讯“深为嘉悦”，宣布封霍集斯为公爵，并赏戴双眼孔雀翎等。
至此他又开始后悔邀请海宁参与，此战可惜信件早就已经发出，此时恐怕已经到了海宁手中。如果环球集团效率高的话，以他们的通讯能力援兵恐怕已经在赶来的路上了。考虑到后面的战事还有一些不确定性，因此乾隆认为，也没必要让环球集团撤回这些援兵。
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