当时清廷正全力以赴对付太平天国，无暇顾及新疆，希望新疆靠自身力量平乱。但新疆驻军只有万把人，根本无力对付已呈燎原之势的全疆大暴乱。
很快，伊犁地区也爆发叛乱。叛兵攻陷伊犁将军的驻地惠远（新疆伊犁霍城县）。伊犁将军全家自焚而死。叛军首领艾拉汗在伊犁自立为苏丹（相当于国王）。
清军在叛军的攻击下节节败退，最后只剩下东疆少数地区。
喀什的柯尔克孜族首领司迪克为了抵抗热西丁请浩罕汗国出兵援助。浩罕汗国对喀什垂涎已久，立即派大将阿古柏率军进驻喀什。阿古柏进了喀什，反客为主，鸠占鹊巢，把司迪克赶跑了。
阿古柏和热西丁对决，大胜热西丁。阿古柏相继占领南疆八城，建立了“哲得莎尔”汗国。
做了大汗的阿古柏开始新疆统一之战，率军北上跟妥明决斗。阿古柏在决战中再次胜出，逼降了妥明。
新疆大部已归阿古柏所有，只有西部的伊犁和东部的哈密在维吾尔叛军和清军手中。
阿古柏率军杀向伊犁。
沙俄对伊犁早已垂涎很久，绝不允许阿古柏染指。
沙俄早在艾拉汗占据伊犁后便准备出兵争夺伊犁，派出间谍入境侦察。结果间谍或被当地人打死，或被活擒。
沙俄便以此为借口，出兵伊犁。
1871年，沙俄军队打着替清朝收复叛乱地区的名义杀入伊犁。
艾拉汗正在全力以赴应对阿古柏的进攻，没想到沙俄在背后捅了一刀，很快败退下来。
沙俄抢在阿古柏之前占领了伊犁地区。艾拉汗战败被俘。
沙俄派人去找阿古柏，以承认“哲德沙尔”汗国为条件，跟阿古柏签订通商条约，向阿古柏出售军火。它一面扶植阿古柏，一面假惺惺地向清朝表示：一旦清军收复新疆，伊犁“即行交还”。它认定清军没有能力收复新疆。
当时清军正忙于平定陕甘回乱，无暇顾及新疆。
时任陕甘总督的左宗棠强烈要求收复新疆。清廷一边跟俄国人进行外交交涉，一面让左宗棠加速清剿陕甘回乱，准备进军新疆。