左宗棠看准了阿古柏和叛匪白彦虎貌合神离的弱点，采取了分而击之、各个击破的策略。他派刘锦棠部为主力攻打达坂，而以徐占彪部翻越天山佯攻吐鲁番。

日凌晨，刘锦棠部迅速占领达坂城周围高地，将阿古柏精锐四千余人尽数困于城中。

天亮以后，刘锦棠不顾随从阻拦，亲临城下侦察敌情。城里的敌军认出了他，集中火力向他射击。刘锦棠应声连人带马摔在地上。众随从大惊，慌忙命令还击，拼命把倒在地上的刘锦棠拉回军中。谁知刘锦棠对大家笑了笑，便起身易马而前。原来他在枪林弹雨中竟然毫发无损，只是战马受伤倒地而已。

摸清了城防概况，刘锦棠立刻上报左宗棠。左宗棠命令环城挖沟筑垒，构筑炮台，准备强攻，还特别命令夜间在城墙周围遍燃火把。众将不解。他解释道：“我军远道而来，立足未稳。守军有任何举动都要尽收眼底，让他们不敢轻举妄动！”

日晚，城东炮台筑成，西征军以德国造开花大炮对城中守军进行轰击。没多久，守军弹药库中弹爆炸。英国援助阿古柏军的弹药“轰隆隆”炸得大地发颤。此时大风骤起，烈火眨眼间燃遍全城。守敌惊溃，四散奔逃。刘锦棠一面指挥各营截击，一面发动喊话劝降。在强大攻势下，守敌纷纷投降，达坂收复。

对大批俘虏，左宗棠实行宽待政策。凡新疆平民，不论哪个民族，全部发与衣粮释放，愿留者留，愿走者走。在这一政策的感召下，达坂守军头目主动给阿古柏写了劝降信。在收复新疆的整个过程中，这种宽待俘虏的政策，对分化瓦解敌人起了重要作用。

攻占达坂后，西征军趁胜而进，一举攻克吐鲁番、鲁克沁，历时半个月，胜利结束了第二阶段战役。通往南疆的大门完全敞开，收复只是个时间问题了。

左宗棠此时却并不急于续进。因为此时正值盛夏，不宜用兵。他正好利用这段时间养精蓄锐，为第三阶段作战做准备，待到秋高气爽，再行长驱而入。

在此期间，敌情发生了重大变化。阿古柏由于精锐丧尽，已无力再与官军抗衡，而长期受他压迫的广大回、汉人民起义风起云涌。在内外交困的情况下，阿古柏被迫服毒自杀于库尔勒。他的两个儿子为争夺汗位互相残杀，最后哥哥伯克胡里杀了弟弟，带着残部窜到新疆南部，阿古柏政权基本瓦解。