兆惠的副將軍富徳聞聽他們黑水營被圍，便率領(lǐng)索倫、察哈爾兵2000余以及北路兵1000多，冒雪前往救援。1759年正月初六，當(dāng)他們抵達(dá)呼爾璊(今巴楚縣阿克蘇克馬熱勒鄉(xiāng)西南的歐爾曼村)時，遇到叛軍5000多名。他們邊戰(zhàn)邊轉(zhuǎn)移，戰(zhàn)斗竟進(jìn)行了5天4夜。當(dāng)時戈壁灘上，缺乏水源，人困馬乏，士卒們只能步行。九日，當(dāng)他們行至葉尓羌河，距離黑水營尚有300里，遇到的叛軍越來越多，已經(jīng)前進(jìn)不了。正當(dāng)此時，巴里坤參贊大臣阿里袞奉命帶領(lǐng)士兵600，馬匹2000、駱駝1000趕來，又恰巧遇見愛隆阿從阿克蘇帶來救援的1000多名士兵，時值深夜，火光相連，竟有十余里長。趁著夜深，黑水營出來劫營的清軍兵卒，正好遇到前來救援的大軍，頓時大喜過望。他們張開兩翼，內(nèi)外相合，馬蹄聲、沖殺生合在一起，殺聲震天，直沖叛軍軍營。三路軍馬一齊殺來，叛軍遙望，火光相連，搖曳約有十多里，搞不清楚，清軍來了多少萬人援軍前來救援，歷時手忙腳亂起來。叛軍竟然自相殘殺，慌忙逃跑起來。清軍長驅(qū)直入，所向披靡，逼近黑水營。處在被圍中心的兆惠將軍也發(fā)覺，怎么叛軍在逐步減少?且又聽到喊殺聲、馬踏聲，東面塵土彌漫。他立刻判斷，是援軍到了。于是，他命令將士們，馬上突圍。他們往外沖殺，援軍往里沖殺，叛軍的營壘很快就被沖垮了，1000多叛軍眨眼間被消滅了。當(dāng)時，黑水營里的水井頓時也枯竭了。叛軍自知不敵，小和卓率部退縮到了葉尓羌城內(nèi)。

兆惠與富徳會合后，率軍回到阿克蘇，休整過后，兆惠先派兵收復(fù)了和田，再分兵分別攻克了喀什噶爾和葉尓羌城。大小和卓自知不敵，棄城而逃。

黑水營戰(zhàn)役結(jié)束后，清政府總結(jié)了黑水營戰(zhàn)役的得失，改變之前對叛亂認(rèn)識不足沒有充分估計其規(guī)模的錯誤，在1759年6月，即派出重兵予以剿滅這些叛軍。定邊將軍兆惠率領(lǐng)著1.5萬兵馬從烏什出發(fā)，經(jīng)布魯特牧地由北向南大舉進(jìn)攻大和卓木盤踞的喀什噶爾;同時，命定邊副將軍富徳也率領(lǐng)1.5萬兵馬從阿克蘇出發(fā)，先抵達(dá)和田，從東南方向包抄葉尓羌城，對其形成前后夾擊。大軍所至，叛軍望風(fēng)而逃。小和卓聞知清政府大軍已到，棄城而去。大小和卓會合后，帶著自己的數(shù)萬兵馬向西，即今天的帕米爾方向逃竄。

在追繳叛軍的過程中，富徳率軍先是在霍斯庫魯克山殲滅叛匪800余人，在阿爾楚爾山又殲滅了1000多叛軍，再在伊西洱庫爾淖爾殲滅叛軍及招撫群眾1.2萬人。清軍在帕米爾山區(qū)三戰(zhàn)三捷，徹底瓦解了大小和卓木等叛匪。最后，大小和卓木僅帶領(lǐng)400余人逃到了巴達(dá)克山。后被巴達(dá)克山的首領(lǐng)素勒坦沙殺死，將其尸首獻(xiàn)給了清軍。至此，以黑水營為標(biāo)志的清政府剿滅南疆叛匪的大規(guī)模軍事行動徹底勝利了。

黑水城戰(zhàn)役結(jié)束后，清政府也逐漸認(rèn)識到新疆這片土地的重要性，所以在1762 年11 月后，在新疆設(shè)立了伊犁將軍府。伊犁將軍府的成立，標(biāo)志著新疆進(jìn)入了一個新的歷史發(fā)展時期。