清军在乌兰布通之战中虽然大胜，但康熙却为没能活捉噶尔丹而遗憾不已，为了彻底解决噶尔丹问题，康熙进行了长达六年的平叛准备工作，并于康熙三十五年（1696）二月、九月、康熙三十六年（1670）二月，三度亲征噶尔丹，可见其决心之大。
康熙三十四年（1695）八月，恢复了一定元气的噶尔丹亲率骑兵3万，沿克鲁伦河南下，肆意抢掠喀尔喀部众，并扬言“借俄罗斯鸟枪兵六万，将大举进犯漠南”。没有安宁几年的边疆重又动荡起来，引起了康熙的警惕，他召集众臣议论此事，康熙主张兴兵平复，但大多数人都认为征讨噶尔丹非同小事，而且地形荒芜，不适宜作战，只有极少数的人赞同征讨噶尔丹的主张。康熙也充分理解群臣的主张，为此，他说：“朕亲历行间，塞外情形，知之甚悉，自古以来所谓难以用兵者是也。其地不毛，间或无水，至瀚海等沙碛地方，运粮尤苦。雨水之际，难以举炊。区画不周，岂可妄动？”但是，康熙深知噶尔丹一旦得志，便会威胁到清朝的根本统治，“（噶尔丹）一日不除，则疆域一日不靖”，“各省之脂膏，尽靡费于北方，又若前代矣”，于是，康熙才下决定武力解决噶尔丹问题。接着，康熙又力排众议，部署了三路进剿大军，表现出了极高的军事天赋。
东路，由刚经历了雅克萨之战的黑龙江将军萨布素率领东北各路官兵共5000人，与内蒙古科尔沁部一道沿克鲁伦河前进，主要任务是防止噶尔丹东侵；西路，则由抚远大将军费扬古等率陕西甘肃之兵2.4万余人，负责切断噶尔丹归路；中路，汇集了火器营、炮手绵甲兵等在内的27900余名劲旅，作为主力，主攻噶尔丹。康熙自己亲任中路统帅，亲征噶尔丹。
但下面的大臣却担心康熙的安全，为了使皇帝避免与噶尔丹正面交锋，便谎称：“传闻噶尔丹亡去已远，皇上当徐徐归还，使西路兵前进。”康熙听了大怒，大声说道：“不知尔等竟将朕视为何种人！我太祖高皇帝、太宗文皇帝深入行伍，才得以树立宏基。朕能不效祖宗行事吗？我师既到此地，噶尔丹即日可擒，此时难道能够怯懦退缩吗？且大将军费扬古与朕约期夹击，今朕失约回师，西路军怎么办？回到京师又何以昭告天地、宗庙、社稷呢？”五月初七，康熙侦探到噶尔丹确切所在之处，即亲率大军向克鲁伦河进发，“兵威之盛弥山遍野，不见涯际，整齐严密，肃然无声”。
谁知噶尔丹看见康熙军容盛大，心生畏惧，竟拔寨而逃。却不想西路费扬古之军奉康熙“截击噶尔丹脱逃之路”密谕，已抢先赶到漠北古战场昭莫多，严阵以待。五月十七日，西路军终于发现噶尔丹所部踪迹。费扬古率军诱敌深入，将噶尔丹所部万余人引入了清军的包围圈。敌人进入包围圈以后，费扬古当即令官兵全部下马浴血步战，“约闻角声始上马”。清军据险俯击，弩铳齐发，“每进则以拒马列前自固”，噶尔丹部拼死抵抗。双方激战自午至暮，马仰人翻，血溅旗靡。紧要关头，费扬古遣一支轻骑绕至敌后，夺其辎重，噶尔丹军大乱。清军越战越勇，以排山倒海之势冲向敌军，大获全胜，斩首3000余级，俘获子女牲畜无数，其中仅牛羊即二十余万头。噶尔丹之妻阿奴也死于此役，只是没能活捉噶尔丹。这就是历史上著名的“昭莫多大捷”。
为了及早擒拿住噶尔丹，康熙着手重新部署西北军力，调将军孙思克、博霁等，率兵与屯驻西宁的副都统阿南达会合，与西北各族亲密合作，令阿南达与土尔扈特部、和硕特部、准噶尔部、哈密回部各台吉、头人等，四面设哨，组成了联合防线，从根本上切断了噶尔丹西窜的通道。十一月初七，阿南达得到密报，噶尔丹方面将派遣信使前往西北进行联络，经过长时间的侦查，果然截俘噶尔丹信使，并在信中得知噶尔丹托达赖喇嘛照看其子塞卜腾巴尔珠尔。随后，根据信中提供的信息，各部互通声气，周密部署，终于于哈密附近抓获了噶尔丹之子塞卜腾巴尔珠尔。
噶尔丹已陷入彻底孤立的局面，但仍死心不改，与清廷相抗。于是在康熙三十六年（1697）二月，康熙决定再度亲征。朝中的不少官员认为“小丑已极困穷，计日就戮”，“圣驾不必再临沙漠”。康熙则一再对诸臣强调亲征的重大意义：“凡用兵之道，要在乘机。天与不取，后悔就来不及了。前三藩之乱，由于最初没有倾全力剿平，致使吴三桂煽惑人心，乱势滋蔓，朕日夜绸缪，调遣大兵，几费心力，方得扑灭。现噶尔丹穷迫已极，宜乘此际，速行剿灭，断不可缓。朕今亲临宁夏，相度机宜，调遣军士，贼闻之必魂魄俱散，其部署亦必张惶，而蒙古其他各部，闻朕亲临宁夏，各欲立功，扼噶尔丹而图之。彼不自尽亦必为人擒献，克成大业，正在此举。”
