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天京西南長江沿線的戰鬥，由於太平軍集結大量兵力包圍曾國荃的陸師和彭玉麟、楊嶽斌的水師，在10月下旬到11月間，進入了最殘酷的搏殺。

10月28日，湘軍水師與陳坤書的部隊大戰金柱關下，水師將領郭明鼇中炮身亡。陸師守將羅逢元率部堅守，接連作戰，以少擊多，斬殺和俘虜一萬多名太平軍，因功以提督記名。

11月3日，天京城外，太平軍挖向湘軍壁壘的兩處地道同時引爆，土石橫飛，大營牆塌，太平軍趁機猛進。

曾國荃督率軍士，佇立在牆外，沒有任何掩蔽，向四周扔擲火球，扔一陣，發射一陣槍炮。太平軍的前鋒倒下，前仆後繼。這場攻防戰打了三個小時，壘牆又被修複，陣前倒斃著太平軍的幾千名勇士。

太平軍付出慘重代價以後，改為白晝休整，夜晚攻擊，部隊輪番進攻，使湘軍無暇休整。太平軍環繞湘軍，連營百裏，離湘軍最近的兵營就在二十丈外。太平軍暗中開挖隧道，乘雨夜引爆地雷。

曾國荃命令各部挖掘內濠，保護外牆，破壞太平軍挖鑿的七個地洞，太平軍的攻勢遇到了難題。

天京外圍的湘軍部隊為了解雨花台之圍，奮力向圍攻的太平軍出擊。11月10日，湘軍水師七個營聯合陸師攻打花山，彭楚漢等部首先占據上駟渡，斷絕浮橋。彭玉麟命令曾泗美所部離船協助武明良等人的陸師一同前進。金柱關守將羅逢元從太平軍後方襲擊，大戰一場，將太平軍打敗。太平軍逃到橋邊，遇到彭楚漢的船隊，大敗而逃。

11月13日，湘軍水師攻破花津太平軍軍營。

11月20日，成發翔等人率部在石臼湖作戰，奪得太平軍四十艘戰船，然後攻克灣沚。

曾國荃料想太平軍已經疲憊，可以從包圍圈內一戰攻破，便告誡將領們厲兵秣馬，等待時機。

11月24日，曾國荃領兵出濠，攻克太平軍的十幾座關卡，從戰鬥中探知太平軍的戰鬥力已經疲弱，便命令大部隊出擊。

11月25日，李臣典等人從東路出擊，曾貞幹率部從西路出擊，曾國藩的表弟彭毓橘和蕭孚泗等人率部從南路出擊。

11月26日黎明，李臣典燒毀東路的四座太平軍壁壘。火光衝天，西南方的太平軍各部見了，驚惶失措，棄壘而逃。

曾貞幹偵察到三汊河的太平軍已在夜間撤走，急忙領兵趕去，遇到撤退的太平軍部隊，便縱兵阻擊，追逐到板橋周村。彭毓橘率領慎字營追逐到牛首山。王可升率部在方山以西尋找太平軍。東路的太平軍各部，繞過南門撤走。西南方的太平軍各部，則紛紛撤向秣陵關。

於是，李秀成和李世賢的幾十萬太平軍全部撤走，圍攻天京的湘軍解除了威脅。

在這次戰役中，太平軍參戰的部隊，先有李秀成率領的太平天國十三位王爺所部，接著有李世賢的援軍參戰，天京周邊還有楊輔清和黃文金的部隊在寧國包圍鮑超所部，陳坤書的太平軍在太平和金柱關一帶圍困湘軍水師。太平軍的精銳薈萃一隅，湘軍幾乎一蹶不振，好不容易才熬過難關。