曾国藩移住安庆后，便就近组织对太平军的进攻。
1861年12月20日，清廷为表彰曾国藩攻破安庆的功绩，为他加太子太保衔，并下旨让他督办苏、皖、浙、赣四省军务。所有巡抚、提镇以下全部归曾国藩节制。
同月，曾国藩在安庆创办内军械所。
曾国藩创建军械所，是借鉴了扬威军的做法。希望能够自己生产枪炮，减少对西洋人的依赖。曾国藩并不信任洋人，所以整个军械所全部是清一色的中国人，一个洋人都没有。
现在，令曾国藩担忧的是，他寄予厚望的左宗棠的楚军，却被扬威军击溃。
更加离奇的是，主帅左宗棠在丽水撤退时，已经逃了出来。由于撤退时，谁也没留意到，左宗棠和他的亲卫居然走散了。既没有被俘也没有阵亡，不知所踪。
这真是奇了怪了。一个大活人，就这么消失了。
曾国藩于是开始调查。发现楚军根本就没怎么和扬威军打，就被当地的官府及民众出卖，莫名其妙就败了。
浙江的军民见到扬威军就望风而降，扬威军根本就不用打，直接去接收。
这让曾国藩最为头痛。所谓得民心者的天下，扬威军吴天佑是比洪秀全危险百倍的人物。
可他上奏给朝廷的奏章，却让慈禧给驳回了。要求他首先对付天京城里的发匪首脑洪秀全。只有灭了天王，太平天国则树倒猢狲散，其余匪首可各个击破，逐一剿灭。
不得已，曾国藩只得让曾国荃快速进军。
1862年6月，曾国荃部直逼雨花台，曾贞干（曾国葆，曾国藩幺弟）也率军赶到。 天京处在湘军直接威胁之下。
著名的天京保卫战正式拉开序幕。
1861年12月，英国海军提督何伯、参赞巴夏礼乘着太平军在长江上游战事失败，安庆陷落的形势，跑到天京提出平分中国，愿帮助太平天国打倒清朝的谈判，遭到太平天国拒绝，双方发生决裂。
1862年春，李秀成在收到了扬威军的30门后装火炮后，决定再次进攻上海。
他先传檄外国侵略者：“倘不遵我王化，而转助逆为恶，相与我师抗敌，则是飞蛾扑火，自取灭亡！”
英国海军提督何伯、陆军提督士迪佛立、法国海军提督卜罗德调集英法军队集中在上海，连同华尔的常胜军、李鸿章的淮军，向太平天国反攻。
三月，洋枪队连陷嘉定、青浦，进犯太仓。自松江、泗泾、青浦、嘉定、宝山、上海连营一百多座，城城都有侵略军把守。
李秀成从苏州亲率精兵前来迎敌，四月初五，双方在太仓大战，英法联军败退。卜罗德被击毙于奉贤南桥镇。
李秀成乘胜直追，把士迪佛立率领的英法联军困在嘉定城内。英法联军从上海派兵来救，又被李秀成打败。
随后，士迪佛立率军突围，为了避免太平军追击，下令焚烧嘉定。这才逃回上海。
占领嘉定后，李秀成马不停蹄，将常胜军副统领法尔思德围住在青浦。华尔率部焚烧青浦，逃回松江。李秀成督军一路穷追猛打，生擒法尔思德。
攻克青浦之后，李秀成一路向泗泾、太仓、松江扫荡，攻破敌营一百三十多座，将华尔围于松江城内，外国侵略军从上海来救，依然被李秀成打败。
五月初八，李秀成率忠殿军，用大炮轰开松江城门，占领松江。活捉华尔，全歼常胜军。
然而正当忠殿军在上海节节胜利时，曾国荃部湘军水陆并进，直犯天京，封锁了秦淮河进入长江的通道。令洪秀全十分恐慌，一日之内连下三道诏旨，令李秀成立刻撤兵回救天京。
此时湘军虽在围攻天京，但只有三万多人，根本无力围城。而且天京周围的据点都在太平军手中，天京城内有很多粮食，只要稳守不战，湘军除了强攻，并没好方法。
可能是安逸惯了，天王依然不断催促李秀成回天京救驾。不过，令人奇怪的是，他竟然没有向毫无战事的吴天佑下令救驾，令人费解。
但洪秀全一方面封李秀成为护国军师（太平天国的军师地位高过王爵），另一方面直接下诏给皖南、皖北的各地隶属忠殿的太平军将领，命他们星夜兼程往南京赶。
五月中，李秀成被迫从松江撤军，返回苏州。商讨回兵救援的方案。
李秀成在苏州召开军事会议，与诸将详细研究当前形势：湘军从上而下，有水师的便利，以逸待劳，正面交战难以抗衡。应将苏福省的米粮军火等物资多多运回天京，作长期守御的准备。等过了两年，等敌人久攻不下，士气低迷的时后再与之决战。
李秀成的这个策略其实就是上次吴天佑在天京讨论时的翻版，这个道理洪秀全何尝不懂，只是整天担心受怕的日子，他一天都不想过。他需要一个有能力保证自己安稳睡觉的人来守护天京。
在遭到洪秀全的严斥后。六月，李秀成再次在苏州召集包括杨辅清、李世贤和天京直属各路大员在内的军事会议，计划调集军队回救天京。
此时，洪秀全采又开始采取强本弱枝政策，让李秀成指挥发生困难。为强调团结一致，消除天王对他的猜疑，就把苏福省政权全部交给各将，连母亲和家眷也从苏州送回天京，交给洪秀全为信。
八月中，李秀成率军从苏州出发，兵分两路，准备攻打湘军控制的雨花台。九月初三总攻开始，忠殿军在长达五、六十里战线上发起攻击，开掘地道，炸毁湘军围墙，太平军冲入湘军阵地展开肉搏战。
双方鏖战四十四天，迫使湘军减员三分之一，曾国荃本人负伤。但这时正好赶上江南瘟疫，双方陷入僵持。
然而，湘军有水师运输弹药物资，打多久都没问题。而太平军不同，粮食弹药补给都须陆运，运输较为困难。各军从八月出发，未带寒衣，十月天冷，猛攻了四十多天，各路军不得不撤退。
见李秀成久攻雨花台不下，洪秀全一气之下，下令革去李秀成忠王王爵。仍留原任指挥战斗，戴罪立功。
既然无法攻破雨花台，李秀成只能改变打法。从长江北岸进攻上游湘军的后方，迫敌人不得不调南岸的军队去救北岸，调下游的军队去救上游。
十月，大军昼夜赶渡，冲过江浦、浦口。随后接连攻克含山、巢县、和州。天京局面得到一定缓和。
而就在此时，驻守常熟的忠殿军将领骆国忠叛变投敌，李秀成闻讯，急忙赶回苏州平乱。