在李秀成、李世賢聯合發起攻勢之初，太平軍就使用了許多填滿泥土的木箱，他們把木箱抬到長壕邊，然後堆砌排列開來，明為遮擋槍彈，實際是以此為掩護偷偷地挖掘地道。1862年11月3日，地道已經通到了曾軍營牆之下，李秀成、李世賢將所有部隊全部集中到東路進行潛伏。
當天，太平軍工兵點燃了地道火藥，隨著霹靂般的數聲巨響，煙焰上沖，土石如雨點一樣飛入半空之中，曾軍有三個營的營牆被轟塌多處。太平軍乘勢分兩路猛撲，從缺口處湧入者每路都各有數千人之多。
對於曾國荃而言，危機不僅並沒有就此遠去，甚至還出現了更為兇險的跡象，他急忙指揮所部站到牆外，一邊投擲火球，一邊用洋槍進行射擊。
不同於曾國藩主要在後方運籌，曾國荃大部分時間在前線指揮作戰，早在圍攻安慶時，他就已從對手那裡領教了洋槍洋炮的厲害，因此他幾乎和李鴻章一樣渴望擁有西式武器。在進軍天京途中和到達天京後，他一邊要曾國藩給他購買洋槍，一邊托李鴻章在上海為之代購。至天京大會戰開始前，曾軍營中已有不少洋槍，換句話說，在整個會戰過程中，除了火炮方面不及太平軍外（曾軍只有劈山炮和短劈山炮，沒有洋炮），洋槍火力並不落於下風。
在依靠洋槍齊射擋住敵人的同時，後方人員加緊修補缺口。三個時辰過後，缺口全都得以修復，已經從缺口處沖入的太平軍反而陷入包圍。
太平軍一旦遭到圍困，雙方戰鬥力和意志的差距便表現得極為明顯。經過一番鏖戰，曾軍方面雖也戰死百餘人，受傷三百餘人，但包圍圈中的太平軍死傷了數千人，等於起初從缺口衝進去的人沒跑出來多少。
太平軍士氣大受挫傷，官兵也出現了打不動的情形，李秀成只好取消不分晝夜連續攻擊的辦法，代以白天休息，晚上輪番實施進攻。進攻之術仍是偷挖地道，準備乘雨夜轟塌曾軍營牆。曾國荃已經摸透了李秀成的路數，他一面下令各軍趕築內牆內壕進行防禦，一面分兵破壞地道。太平軍所挖地道被連破七處，再次通過地道攻擊的計畫宣告失敗，至此，李秀成已經基本無計可施。
參加天京會戰的太平軍雖然號稱數十萬，但諸王之間並無明確的統屬關係，李秀成只是通過聲望和個人關係進行號召，這種指揮關係本身就極其脆弱。事實上，除李秀成、李世賢等少數人外，大多數將領不把心思放在與湘軍作戰上，他們認為既然以前能夠兩破江南大營，這次自然也不例外。大家都表現得漫不經心，說是來天京參加會戰，給人的感覺卻彷彿是逛趟廟會一般。
更為惡劣的是，向來與李秀成關係不睦的干王洪仁玕等人又上疏天王洪秀全，要求防範李秀成。本來就對李秀成很是猜忌的洪秀全聽後，便以防止疫病傳染為名，下令緊閉城門，不與城外援軍相通，在天京會戰打得如火如荼之時，也不出一兵一卒相助。參加會戰的下級官兵為此義憤填膺，鬥志就慢慢地喪失掉了，雖然李秀成、李世賢仍不斷組織對曾軍發動進攻，但聲勢和規模都越來越小。
在為天京解圍的同時，李秀成並沒有忘記身後的蘇福省，淮軍的進攻令他時有如芒在背之感。
青浦失守後，太平軍在上海只剩下了嘉定一座據點。受到淮軍、常勝軍所取得戰績的激勵，英法聯軍也膽壯起來。英國駐華海軍司令何伯即將離任，他認為嘉定是在他任期內丟掉的，所以便約李鴻章聯合進攻嘉定。
嘉定之戰尚未打響，何伯就任滿離滬，其職務由固伯接替，但既定目標不變。1862年10月24日，士迪佛立、固伯率兩千多英法聯軍與淮軍、常勝軍一起開始攻打嘉定。是役，聯軍動用了十六門大炮，在僅僅幾個小時內，就將嘉定的南門城牆轟塌了十餘丈，淮軍、常勝軍趁機冒著濃煙沖入城中，嘉定遂被攻克。
嘉定陷落，使得蘇福省失去了最後一塊屏障。留守蘇州的慕王譚紹光為防止敵軍進犯蘇州之地，乃調集重兵進行先發制人式的反攻，重點是圍攻駐紮在四江口的淮軍四營。