多隆阿的部隊一直在西安周邊作戰，由於多隆阿本人一直是抱病指揮，而清廷還要他兼顧甘肅的軍事，因此他對於陝西南部的起義軍，實在是無力兼顧。
駱秉章推薦的能人李雲麟，由於母親去世，回歸鄉裏。清廷將陝西南部的軍務交給劉蓉指揮。8月12日，清廷命令駱秉章派部隊跟隨劉蓉增援陝西南部。8月15日，清廷任命劉蓉為陝西巡撫。在劉蓉到任之前，由陝西按察使張集馨代理職務。
清廷命令劉蓉率領先後增援陝西的所有部隊，先去解漢中之圍。漢中是個繁榮富裕的大郡，自從四川順天軍會同陳玉成的殘部，與當地起義軍聯合，環城修建軍營，城內已是壁壘森嚴。
毛震壽膽小怕事，借口軍餉難以為繼，辭去官職。援軍中都是武將，拿不出對策，互相觀望，讓起義軍有了喘息的時間。順天軍占據洋縣以後，已經引得幾十萬名起義軍從湖北開來，直接進軍漢中。毛震壽率部駐紮漢中東北方五十裏處的城固，順天軍屢次從東北方的洋縣前來攻擊，毛震壽為了自保，奮力將順天軍擊退。
許多百姓為了躲避起義軍，相繼入城尋求庇護，城內糧食日益匱乏，疾疫流行，有時一天死去上千人。守城的部隊經常出戰，援軍卻不進攻，隻是等待統帥到來。
毛震壽見漢中被太平軍圍困已久，帶領三千人去攻打東關，指望打通運糧進城的道路。易佩紳率部前來援助。東關的太平軍擁有七八萬兵力，將毛震壽和易佩紳的部隊包圍，致使兩軍損兵折將。易佩紳率部突圍而出，逃到十八裏鋪，又被起義軍打敗。
漢中知府張光澍找川軍求援，張由庚徘徊不肯進軍。張光澍十分氣憤，領著自己的部隊與太平軍作戰，落敗而歸。於是漢中斷絕了外援，從漢中到褒城和勉縣一帶，太平軍的勢力綿延二百多裏。
漢中知府和道員先後病死，城內隻有都司、護總兵及南鄭令，彼此關係緊張。奉命招募收容散兵多達一萬人，每天吃掉一百石大米。
駱秉章得知陝南軍情緊急，派何勝必、蕭慶高和朱桂秋三位湘軍將領，率領一萬三千人，隨同劉蓉北征，糧食和武器裝備都由四川省供應。
耒陽人劉厚基奉命率領湘果營開往陝西。
石達開餘部稱為中旗的部隊，從四川平武進入甘肅後，又從甘肅東進陝西，與陝南的順天軍和太平軍會師。中旗部隊打的是翼王旗號，分別駐紮在漢中以西的定軍山和圓墩子。起義軍各部之間由於爭奪糧食而發生戰鬥，將領們之間互相猜忌。於是，陳得才與天將馬融和不想留在這裏窩裏鬥，打算率部東進，增援天京。
天國啟王梁成富由於有傷在身，發誓要奪取漢中。增王賴汶光率部駐紮在漢中西北，端王藍成春率部駐紮在漢中東南。
順天軍和從湖北開來的起義軍互相猜忌，洋縣起義軍懷疑外來的起義軍想把他們吞並，所以不肯合兵。順天軍聽說湖北清軍將要開到，聯合陳得才部，長驅向東，攻占鎮安。
9月下旬，在清廷的催促下，李雲麟率部到達襄陽，派李桓所部一千五百人駐紮興安。9月24日，劉蓉領兵從成都出發。
駱秉章派往陝南增援的部隊中，張由庚部進駐雲峰寺，易佩紳部扼守兩河口，蕭慶高與何勝必兩部進駐高家嶺，以增援漢中。周達武部到達大安驛，以攻打漢中西北麵的褒城和勉縣。
9月26日，何勝必等將領商議道：“漢中起義軍人數雖多，但各懷心誌，人心不齊，可以一戰把他們趕走。劉公料想我們即將大功告成，所以搶先趕來，把功勞歸在他自己名下，我們應該趕在他到來之前，破賊立功。”
於是，何勝必和蕭慶高約好朱桂秋和張由庚等部一起進兵。何勝必的部隊剛到油坊街，聽說朱桂秋等部失約，已先撤退，他也收軍返回軍營。
9月27日和28日，連日降雨，圍城的起義軍擔心湘軍乘機發動攻擊，便備好馬馱，打算撤走。
漢中城內早已斷絕了糧食，守城部隊見援軍不戰自退，更加人心惶惶，便打開北門出逃。
起義軍疑心重重，不敢進城，等了很久，不見有什麽動靜，便縱兵掠殺，進占漢中。
10月12日，蕭慶高率領中軍攻打油坊街，何勝必和張由庚率部從左路出擊，易佩紳和朱桂秋率部從右路出擊。剛剛進入油坊街，起義軍如潮水般湧來，褒城和勉縣的起義軍又從漢中以西的新集包抄過來，首先擊潰了張由庚的部隊，從四川來的各路援軍聞風喪膽，紛紛潰逃。起義軍趁勢進逼，援軍殘部背水抵抗，溺死者和被斬殺者不計其數。
逃跑的城內百姓，也全部被俘或被殺。
10月24日，起義軍又攻占漢中以東的城固。連接西鄉與石泉，溝通興安。
劉蓉接到敗報，命令部隊在漢中以南兩百裏外的巴州停止前進，增調劉嶽昭部隊的四千五百人前來會合。
劉蓉仍然感到兵力不足，於11月上旬派將領回湖南招募勇丁。
占據洋縣的順天軍見太平軍和撚軍勢力大振，頗為擔心，分派兵力北進，進占佛坪與周至。順天軍委任官吏，禁止**搶掠，以鞏固地盤。
李雲麟率部東進山陽，攻取鎮安，然後向西南方的石泉攻擊。
11月下旬，劉蓉率部挺進東北方，進駐廣元，在此等待時機。
12月天降大雪，劉蓉率部抵達陝西勉縣，得知漢水以南起義軍勢力強盛，便約多隆阿分兵夾擊。多隆阿軍剛剛包圍周至，抽不出兵力。劉蓉所部在陝西的作戰，要從下一年才能開始。