1718年二月，遠在西藏的拉藏汗，在去年發出的求援信飛抵北京。到了四月，康熙又得到消息，據逃出拉薩的人所云，去年拉薩已被佔領，拉藏汗戰死。
準噶爾部大策凌敦多布帶領六千人入藏，經過幾次戰事，此後又有生病死亡者，餘部不過四千餘人。之後又幾次分兵押送戰俘及財物返回伊犁，手中所剩兵力並不多。大策凌敦多布自己領了幾百人駐紮在拉薩，將主力分佈在拉薩北部的達木、喀喇烏蘇(黑水)等要地。
準噶爾部控制西藏，再以宗教為號召，策妄阿喇布坦進而統一蒙古各部不無可能，這將對清廷造成巨大威脅。而蒙古騎兵的戰鬥力，在噶爾丹時已得到明證。
為了應對準噶爾部，康熙早就有準備，令西安將軍額倫特駐紮西寧，與青海蒙古諸王公互相策應。額倫特出身於軍旅世家，曾參加費揚古的西路軍遠征噶爾丹，在昭莫多之戰中立下功勳。
1718年夏，康熙派色楞領兵兩千四百人，從西寧出發，進軍西藏。
雖然色楞向康熙誇過海口，要立下大功，可途中聽說準噶爾軍兵多且戰鬥力強悍後，他不敢託大，又呈請將額倫特處兩千人調撥同行。色楞雖然請調額倫特幫忙，卻又與額倫特不和，兩人在用兵上存在諸多分歧。
色楞領了前鋒先行，將額倫特甩在後面。七月十九日，色楞進至喀喇烏蘇（黑河），與準噶爾軍開戰。清軍槍炮犀利，鏖戰了一上午，將準噶爾軍擊退，但駿馬百餘匹被搶走。十九日夜間，準噶爾軍又出動兩千餘人夜襲，從四更打到次日中午方才撤退。準噶爾軍無炮，只有鳥槍、長槍、弓箭，在戰鬥中顯示了出色的戰術素養。色楞嚐到苦頭，就派人來請額倫特助戰。二十六日，額倫特領了四百人先行追趕色楞，大部隊則稍後出發。
色楞、額倫特在那曲會合之後，二十九日晨，清軍全軍出動，準備與準噶爾軍廝殺。
清軍列陣後，色楞一看準噶爾軍尚遠，就讓本部沒有吃早飯的士兵回營取食物。這個荒唐命令一下，士兵們都說沒吃早飯，紛紛回營，色楞也跟著回了營，只剩額倫特領了自己的四百人馬布陣。準噶爾軍趁機從山上衝下，圍攻孤立的額倫特。額倫特兩次派人去向色楞求援，色楞按兵不動，大概還在吃早飯。
侍衛達克巴藏看色楞如此作為，大為不平，孤身一人，衝入敵陣，脖子被射中一箭。衝到額倫特身邊之後，才將箭拔出，包裹了傷口再戰。至黃昏時分，西寧把總陳吉帶了鳥槍兵二十餘人，從包圍圈外突擊，二十餘杆鳥槍不停燃放，也奏了奇效，將額倫特救出，但陳吉戰死。
八月初五日，準噶爾軍發現後方清軍趕到，攔住交戰，清軍死傷慘重，運送糧草的馬駝大半被搶走。此後準噶爾人採取偷襲戰術，在山上設置牆垛，向清軍放冷槍。如果清軍出動圍剿，準噶爾軍就上馬撤退。
游擊戰術拖到了閏八月初一，準噶爾軍突然從山上衝下，將清軍在十幾裡外放牧的馬匹及看馬的僕役全部掠走。此後清軍馬畜全無，糧草不濟，飢餓不能守。清軍之所以在十幾裡外放牧，也是戰馬的特殊情況所決定。戰馬每次經過戰鬥之後，要選擇良好的水草牧場，讓它飽食青草，飲用好水，此期間不能騎乘，讓馬養出肥膘。至下次戰鬥時，將馬收回營地，然後只餵食少量草料之後馬膘收縮，身體強壯，可以持續騎行數百里。
對於蒙古人的盜馬本領，戰前額倫特就有耳聞，曾上奏建議打造如九連環一般的鎖鏈，將馬兩條前腿鎖住，蒙古兵來盜，馬不能奔走，又不能打開鎖。趁蒙古兵忙於打砸鎖鏈時，清軍可以靠近斬殺。為此康熙下令為每匹馬量身打造鐵鎖，只是此計在實戰中被證明無效。
準噶爾軍交戰時，所能出動的兵力最多三千，武器有鳥槍三四百支，其中有三十來支雜木喇鳥槍，射程可達三百步遠。閏八月，準噶軍還搬出了五六門大炮，對著清軍軍營轟擊，造成巨大威脅。
在切斷了清軍糧草供應後，準噶爾軍調動藏人前來助攻。藏人每日裡只是朝清軍大營亂放鳥槍，也不靠近進攻。如果沒有準噶爾軍監督，就朝天空放鳥槍。清軍判斷，藏人並不想被準噶爾人驅使，前來放槍只是無奈之舉。不過藏軍的到來，壯大了準軍的聲勢，給清軍造成壓力。
至九月二十八日夜，清軍飢餓難耐，就從營地撤退，渡過喀喇烏蘇河，想到迴路上去弄些糧草。到了次日中午，徒步行軍的清軍正筋疲力盡時，大批准噶爾軍騎馬追了上來。混戰中，額倫特被鳥槍擊中死亡，喀喇烏蘇河(黑河)之役至此以全敗告終。
額倫特戰死後，色楞及清軍被準噶爾軍圍困，在餓了多日之後，清軍無力抵抗，請求投降。
大策凌敦多布得知額倫特戰死，差人前來查探。清軍士兵馬朝群與翻譯一同前往大策凌營中交涉，見面後大策凌嘆息道：“不料一位好將軍陣亡。爾等回去收取將軍屍體，我不與爾等交戰。”
馬朝群返回途中，碰到色楞前往大策凌敦多布處談判，大策凌敦多布又派人將馬朝群及翻譯召回。
馬朝群回去後，大策凌敦多布問他道：“這是色楞麼？”
馬朝群與翻譯連忙答稱是。
大策凌敦多布端坐於中，副將坐於旁，令色楞跪拜，色楞拒不下跪。大策凌敦多布令人將他按住跪拜，色楞反抗，從靴子中抽刀準備自殺，不想靴中沒刀，只抽出了塊小鐵片，就刺向脖頸。
大策凌敦多布手下將色楞手按住，又用鞭子加以抽打，不過也不強迫他跪拜了。大策凌敦多布此時氣勢洶洶，追問色楞：“大皇帝並未讓你征伐我等，你違背諭旨，輕視我等，率少許兵丁深入何意？今被俘獲，又有何言？”
色楞一聲不吭，大策凌敦多布遂讓將他拉出押往別處囚禁，馬朝群及翻譯依舊遣回。喀喇烏蘇戰役中被俘虜的清軍士兵，大策凌敦多布派喇嘛清點人數後全數釋放，併發給糧食，沿途派兵護送至青海。色楞等十餘名將領，則被扣押。
在此前系列戰鬥中被俘的清軍有四百二十八人，被押解到藏地關押。班禪再三請予以釋放，並表示將為他們提供衣服和食物。1719年正月，這批俘虜被釋放，沿途藏人紛紛贈給衣服與食物，幫助他們度過難關，回到內地。此年二月，色楞被押解前往伊犁。在押送途中，色楞夜間將捆綁的繩索在火上燒開，又殺死了兩名看守逃跑。出逃後色楞又被準噶爾人抓獲，不再給他提供食物，十幾天後色楞餓死。
清軍遠征軍的覆滅，額倫特的戰死，讓西藏正在進行密謀，預備起義迎接清軍的人士受到打擊。
遠征軍出行後，康熙不再樂觀，開始憂慮，“內心甚不安愁悶”，併為遠征軍祈禱。遠征失敗的消息傳到京師後，所有人都很驚愕。康熙決定再次用兵，一定要擊潰準噶爾兵，大臣們認為西藏路途太遠，環境氣候惡劣，不能深入。對於被俘虜後釋放的清軍，大臣們主張嚴懲，康熙卻持相反意見，認為所有士兵都是有功之人，應該予以嘉獎。對出征戰死者，也應給予撫卹。
為了第二次出兵，康熙做了充分的準備，以皇十四子允禵擔任撫遠大將軍，駐西寧，統領進藏各路軍馬。允禵“其纛用正黃旗之纛”，正黃旗是由皇帝親掌的上三旗中最尊者，用正黃旗代表了皇帝御駕親征。
康熙五十九年二月六日，撫遠大將軍允禵及以羅卜藏丹津為首的青海和碩特十九名臺吉等在塔爾寺會盟。清軍出動萬餘人，名為護送噶桑嘉措進藏。為了讓噶桑嘉措名正言順地進藏，康熙又冊封他為“弘法覺眾第六世達賴喇嘛”。
皇十四子允禵抵達青海後，西藏的地下工作者阿爾布巴立刻派出使者前往塔爾寺，向允禵提供了準噶爾人的精確情報。允禵將情報翻譯為滿文，又給了使者一筆豐厚的打賞。按耐不住激動心情的阿爾布巴，決定親自前去迎接清軍，他帶了三十名隨從一口氣跑到青海湖畔。允禵熱情地招待了他，表示聽聞大名已久，今日終於一見。為了增進感情，允禵將自己的帽子、皮襖、鞍具及白銀三百兩賞給了阿爾布巴。得意洋洋的阿爾布巴卻未曾料到，允禵的帝位競爭對手，四阿哥胤禛將來會為此將致他於死地。
經過精心準備後，康熙五十九年（1720）四月，清軍大軍出動，分南北兩路，分別由成都、西寧向西藏出發。大軍出發前，康熙還派太監至軍隊駐地，賞賜“妙藥十二斤八兩、神符一萬張，尋生救苦丹一千丸，保心石二萬一千五百小丸”，以治療瘴氣（高原反應）。只是不知這一萬張神符，後來效果如何。
允禵主持北路大軍，於四月二十日往塔爾寺，迎接噶桑嘉措（六世達賴），一同起程。喀爾喀蒙古各部也派了使者隨軍。五月十日，清軍先行抵達索洛木地方，等待與青海蒙古各部的軍隊會合。由於青海各部軍隊延誤，允禵領了前鋒護送噶桑嘉措先行。六月十三日，允禵翻過巴顏喀喇山，途中遭遇大雪，人畜死傷頗多。至雍正登基後，此次行軍中凍斃人馬，也成了允禵的罪狀之一。
至七月初九日，後方清軍與青海蒙古王公所統領軍隊追上，與允禵在木魯斯烏會合。青海援軍抵達後，總兵力有一萬五千餘人，兵多糧少馬缺，遂精簡精銳兵丁，由延信統領進軍，允禵則領餘部返回西寧。
七月十七日，允禵親自送達賴喇嘛及眾將領坐船渡過木魯斯烏蘇河，入藏軍隊及後勤物資，用了七個晝夜方才全數運完。掌握了雙方情報的阿爾布巴此時躊躇滿志，他在清軍中賣力奔波，貌似成為了情報總管。他認為此戰毫無懸念，清軍有近萬人，火器犀利，軍餉供給充沛。準噶爾人只有兩三千人，缺衣少糧，根本不是對手。渡河時，皇十四子允禵緊緊握住阿爾布巴的手：“你為達賴喇嘛和皇帝忠心耿耿，祝你高興。我不會忘記你，你也不會忘記我。”
汲取了第一次遠征失敗的經驗，清軍穩步前進，特別注意防範準噶爾軍偷襲。每紮營後，在營四周安放大炮一百八十尊，又派出哨兵在遠處偵探。夜間營盤外點起火堆，作為警戒。馬匹白天放牧在護欄外，至夜間則看護於護欄之內，並用精兵看守。
大策凌敦多布繼續使用他最擅長的夜襲戰術。
八月十五日夜，準噶爾軍對清軍軍營發動襲擊，被擊退後不甘心，又轉攻青海蒙古王公的軍營。青海王公所領的軍隊毫無戰意，未戰就開始逃竄，還被抓走了兩百人。是夜交戰中，準噶爾人戰死二十多人，清軍有馬匹被劫走。天亮之後，清軍出動追擊，將馬匹全數搶回。同是蒙古人，青海和碩特王公被抓的手下，在準噶爾軍中得到優待，只是俘虜們都想著再回清軍身邊。到底，那邊的茶更香，酒更好，食物更可口。
八月二十日，大策凌敦多布利用連續三天大雪天氣，準備夜襲清軍營盤。準噶爾軍計劃周詳，因為大雪不能用火藥槍，全部改用長槍大刀。同時派出專人搶奪六世達賴，襲殺清軍將領，對於清軍馬匹，則一匹不取，全部擊殺。清軍對夜襲早有準備，當夜幕降臨時，清軍大營內外，火把照亮了帳篷和塔樓，將士披甲執戈，嚴陣以待。當夜準噶爾軍偷襲不成，被清軍大炮轟斃甚多，天亮後，清軍派兵追擊，沿途發現死亡的準噶爾軍不下百人。
八月二十日，已兩次偷襲失敗的大策凌敦多布。利用大雪紛飛的機會，再次出動千餘人，在五更時分偷襲清軍。清軍早有準備，用大炮、鳥槍、弓箭還擊。大雪之中，準噶爾人“槍藥皆溼，煙火頓滅”，天亮後逃走。
先後三次偷襲不成，準噶爾人反而遭受到了傷亡，大策凌敦多布不再發動夜襲，此後“領兵繞走大山，隱藏山谷，處處派人登高山遠望。”此時配合準噶爾軍作戰的藏軍，不再聽從差遣，各自逃散。大策凌敦多布看著無法再戰，遂下令從西藏撤退。
撤退時，頗是狼狽。準噶爾軍已不到三千人，領了婦孺牲口一早起身，至天黑後紮營。途中屢次遭到襲擊，馬匹牲口炮彈等物品，沿途都被拋棄。至後來，由於柴火缺乏，火槍槍柄也被拆掉煮肉。大策凌敦多布撤退時得病，周身與頭皆腫，不能吃飯，不能騎馬，做了個架子安置在兩匹馬中間駝行。回伊犁相對好走的阿里一路已被堵死，只能從自然環境最為惡劣的地方行軍，途中大批人畜死亡，進入西藏的六千準噶爾軍，最後只剩五百人逃回伊犁。
九月二日，清軍抵達喀喇烏蘇河。額倫特、色楞軍就在此全軍覆沒，“故壘猶存，白骨山積”。清軍駐紮後，將當年戰死者的屍骨，就地掩埋。掩埋時，“陰風慘澹，鬼哭神啼，見者莫不傷心。”喀喇烏蘇河邊骨，皆是深閨夢中人。
其實早在八月二十三日，清軍就已經進入拉薩。進入拉薩的卻是從成都出發的一路軍隊。
據傳教士記載：清軍兵分兩路，一路走四川，一路走西寧。
一支軍隊走南路，途經西康的打箭爐（今康定）。這條路線比較有利，它穿過一片有人耕種的土地，這樣，軍隊可以以田地的莊稼為生。但兩條路線中它比較長。另一支軍隊從西寧出發，從西路，經青海湖及柴達木盆地，穿過沙漠地帶。它要經過更空曠的地帶，但由於那裡人煙稀少，軍隊可以避開滿懷敵意之人的滋擾。
南路軍以定西將軍噶爾弼領軍，副將嶽鍾琪此年三十五歲，魁梧絕倫，武力過人。
在西藏的準噶爾軍統帥大策凌敦多布將主力集中在西線，對於南線，只能招募當地土著，利用天險，騷擾阻斷清軍的進軍。
嶽鍾琪擔任前鋒，領了四千人出發，一路勢如破竹，進展神速，捷足先登，進入拉薩。清軍進入拉薩後，逮捕了與準噶爾人合作的一百零一人，有五人被審判後處死。
西路清軍擊退準噶爾部後，將主力駐紮在達木草原上放牧，將領延信領了滿洲兵八百、綠營兵八百護送達賴喇嘛，九月八日從達木啟程，十四日抵達拉薩。九月十五日，在延信主持下，於布達拉宮為噶桑嘉措舉行坐床典禮。當日，“僧俗阪依，遠邇傾響，歡聲振天，梵音匝地。”延信能夠獨立在拉薩主持事務，他自然不是尋常人。延信是皇太極的曾孫，康熙的侄兒，備受寵信。康熙身體不適時，曾多次讓他幫自己祭天地、祭社稷、祭太廟。
清軍入藏之後，將大兵撤回，留下三千人駐紮。延信回到四川后，康熙責備他只留下三千漢兵，未留滿兵在藏，指示他再帶滿漢兵各五百人入藏。入藏之路，千山萬水，還有高原反應困擾，延信就推脫身患重病，不肯再去。於是康熙將他調回京師，命署四川總督噶爾弼帶兵入藏，噶爾弼走到了瀘定橋，也稱患了重病不能前進。兩名大將都稱病不肯入藏，處理卻各不相同。延信回京後，得到康熙嘉獎，封為輔國公。至於噶爾弼，因為不肯進藏被革職，之後在外徘徊不肯進京，再被年羹堯打了小報告，差點丟了腦袋。不過延信未曾料到的是，他與皇十四子共同領兵入藏，將來卻會給他帶來殺身之禍。
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