劉鬆山在11月2日命令部隊夜間起床，攜帶幹糧，分五路向靈州進軍。來到靈州城南，隻見到處都是水窪，最淺的地方，水都淹到馬腹。
劉錦棠和蕭章開率部分左右兩隊鳧水前進，劉鬆山率部直搗中堅，攻克外卡。回民軍騎兵從城東出兵，包抄湘軍。平江人餘虎恩率領騎兵左隊，雙壽率領騎兵右隊，一同發起反擊，董福祥的步兵助戰。鏖戰良久，回民軍奔向東南。
劉錦棠和蕭章開的部隊已逼到城下，斬開關卡，一擁而進。回民軍打開東門出城。湘軍攻占靈州，並攻克城南的石壘，俘虜和斬殺二千多人，搜捕到回民軍首領馬元龍、馬致和與郭有利等人，將他們全部處死。此外，湘軍還解散七百多名漢民，繳獲一千多頭騾馬。
當晚，劉鬆山留下部隊防守靈州城，自己率部奔向買家莊，令劉錦棠和蕭章開率部奔赴海子墩，將這些地點攻克。周邊寨堡裏的回民軍，見到火光衝天，把天色照得如同白晝，便開門逃走。
第二天，湘軍各部返回靈州，劉鬆山派黃萬友和李樹棠兩營駐守。
11月4日，劉鬆山自己率領騎兵和步兵返回下橋，督率劉錦棠等部分別攻打裏仁渠等回民軍堡壘，攻下八座寨堡和兩座莊子。
這時，在蘭州附近的狄道境內，楊世俊部接連擊敗陝西的回民軍，迫使回民軍返回河州。黃鼎率部奔赴靜寧，收撫投降的張貴所部。
左宗棠派楊世俊和徐占彪的部隊分別駐防安定、會寧與靜寧，省城蘭州的驛路通行無阻。
雷正綰和周蘭亭率部攻打中寧的張恩堡，回民軍先鋒袁希孟率部投降。簡敬臨和張福齊也率部從同心的韋州鎮趕來，分兵駐紮秦渠內外，距金積堡遠者十幾裏，近者七八裏。
左宗棠見部隊繁雜，擔心號令不能統一，命令各部都聽劉鬆山的將令。劉鬆山自從遭到非議以來，治軍未曾鬆懈。現在金順把劉鬆山所打的勝仗奏報上去，清廷下詔嘉獎他謀勇兼優，以前登記在案的舉報全部銷毀。劉鬆山終於鬆了一口氣。
金積堡內，馬化龍仍在猶豫不決，安撫一事久未定奪。
11月10日，劉鬆山出兵秦渠以南，進軍板橋和蔡家橋，企圖剪除金積堡的羽翼。不久，堡寨裏號角聲四起，回民軍憑渠發炮。
劉錦棠等部越過橋卡，鳧水包抄，將回民軍擊退。餘虎恩和雙壽的騎兵追擊，驟若風雨。餘虎恩被回民軍戳傷左膀，墜落馬下，但他立刻上馬再戰。回民軍無法返回堡寨，守寨者望風心驚，紛紛開門向西撤走。湘軍攻下三十多座村寨。
湘軍的這次攻擊對馬化龍有了立竿見影的效果。他於當晚再次請求安撫。第二天，他代替陝西的回民軍交出七十七匹戰馬和一百五十件槍矛。劉鬆山認為太少，限他在三天內全部交出。
馬化龍又交出幾百件爛朽的武器和幾百匹瘦馬，劉鬆山知道他還是沒有誠意。這時馬正和與餘彥祿所部陝西回民軍剛剛投降，而陳林和馬長順的回民軍仍在抵抗。馬化龍擔心湘軍發起攻擊，又交出八百八十二頭騾馬，一千零七十件槍械。
劉鬆山想，人多必然心事雜，時間拖久了，必然會另生變故。他見吳忠的回民都遷走了，堡寨空著，便讓願意接受安撫的人安插到其中。不料陳林集結部隊攔截，馬正和也率部協助，那些已經投降的首領無法製止，局麵更加不利於安撫了。
左宗棠於11月28日在涇陽接受總督官印，周開錫從福建護解軍餉來到陝西。
周開錫自左宗棠離開福建後，便代理福建巡撫，仕途方始開闊。但他仍然遭到妒忌誹謗，無法再攀高峰。左宗棠聽說他在福建做官，頗為艱難，便上奏清廷，請求派他的這位學生總統南路部隊，穆圖善仍駐紮蘭州防守。清廷準奏。
周開錫的軍事任務，是扼守從陝西南部通向甘肅蘭州的重要通道秦州，也就是現在所說的天水。周開錫到來之前，穆圖善派了幾十營甘肅清軍駐紮在這裏，副將範銘所部本地團勇一萬多人也擠在這裏，兵員冗雜，不守紀律，互不買賬。甘肅清軍在狄道遭到挫敗，士氣低落，朝不保夕，將士當中，無人堪當重任。左宗棠把周開錫留下，指揮部隊，兼理民事，完全可以放心了。
周開錫上任以後，在秦州兼管地方厘稅和錢糧。他裁汰多餘的兵員，革除陋規，開設屯田，製定課稅。他把範銘和穆圖善的十營部隊調到鞏昌駐紮，把他們孤立起來，使那些軍爺無法搗亂。
這時崔三邀請狄道與河州的回民軍出兵作戰，穆圖善派傅先宗所部將回民軍擊敗。楊士恭的回民軍聯合陝西回民軍援應納王各寨，金順與張曜所部在寧夏發起攻擊，接連獲勝。
左宗棠於12月3日移駐平涼。
劉鬆山認為金積堡回民軍的情況難以判定，於12月5日約定雷正綰、張福齊、簡敬臨和周蘭亭一起率部攻擊。適逢金運昌率部從靈州趕來，湘軍各部在金積堡周邊集結。
各路回民軍見湘軍將要發起猛攻，紛紛從金積周邊的寨堡出兵阻擊。於是劉鬆山下令拉寬戰線，回民軍的步兵一見這種陣勢，都往後退縮。劉鬆山命令騎兵和步兵進行夾擊，回民軍大潰，湘軍攻下二十多座寨堡。
12月10日，劉鬆山令部隊修築新壘，逼近回民軍，一邊攻擊一邊修築。金積堡的回民軍大為驚慌，連夜遷徙到東西兩麵的各個寨堡躲避，傍靠波浪湖修築長約三裏的長牆，以圖固守。
12月11日，劉鬆山約好各部攻擊長牆，將長牆搗毀。簡敬臨打算與劉鬆山會師，繞過波浪湖，從回民軍的壁壘間穿插而過，被回民軍重創，簡敬臨戰死。
12月14日，回民軍再次修築長牆，從金積堡外濠向東延伸，長約三裏，又向南延伸到波浪湖，長約一裏。
12月15日，劉鬆山指揮部隊突擊長牆，回民軍殊死抵抗，擊斃提督李就山和湘軍官兵三十八人，湘軍二百四十六人負傷。
12月16日，回民軍繼續傍湖修築長牆。
12月17日，劉鬆山的部隊會同金運昌所部攻打長牆西北部，劉錦棠等部攻打東北部，搗毀長牆。
12月19日，劉錦棠和蕭章開所部攻打各莊炮台，全部攻破。
與此同時，其他湘軍部隊也在金積堡以南的同心一帶，與回民軍發生戰鬥。
當雷正綰、周蘭亭、張福齊和徐文秀的部隊移攻金積堡之後，左宗棠認為平涼、固原、慶陽和涇州一帶千裏空虛，命令周紹濂分兵駐紮黑城、李旺和同心各堡，命令桂錫楨的騎兵駐紮四百戶，命令丁賢發部從鎮原開到固原，命令魏光燾和劉端冕所部從慶陽與合水前進，形成犄角。
馬光明率領回民軍從固原東北沿清水河向西北方推進兩百多裏，奔向同心城，被桂錫楨的騎兵擊退。馬光明又率部長驅東進兩百多裏，夜襲洪德城，魏光燾部從環縣北上增援。馬光明下令解除對洪德的包圍，趕緊撤向東南，勸說華池縣元城的海生春等人出兵白家黨（左邊一個黨右邊一個抱耳），襲擊薑家坬。
魏光燾和丁賢發兩部聯合攻克元城，丁賢發又率部在白家黨（左邊一個黨右邊一個抱耳）再次挫敗回民軍。海生春害怕了，向湘軍請降，魏光燾受降，將海生春所部八百多人安置在白家黨（左邊一個黨右邊一個抱耳）。
楊世俊率部在甘肅南部的禮縣固城、清水與安定紅土窯攻擊回民軍，屢次獲勝。馬正和為了補充軍糧，勸說崔三和白彥虎等人和他一起，率部從狄道向東北方長驅直進，襲擊同心，奪得糧食以後向北挺進，從背後襲擊雷正綰各部，以解金積堡之圍。
徐占彪與楊世俊所部偵察到馬正和所部的動向，在安定的巉口鎮攔截，將回民軍擊敗。回民軍分別從魯家溪與好麥田奔向西南，黃鼎率部抵達靜寧，前往會寧攔截。