漠北蒙古丧失，漠南蒙古就成为抵御噶尔丹的重要屏障。
在决战之前，康熙依然按照自己的套路先招抚噶尔丹，他屡次派遣大臣对噶尔丹做思想工作，收效甚微。他又要求达赖喇嘛派出一个有名望的喇嘛和清廷大臣一起劝说噶尔丹以和为贵。
噶尔丹在礼节上对清廷使者优待有加，表现得特别恭顺老实，并声明自己也是大中华家族的人，自己就是皇帝的臣民。一方面态度极好，另一方面任何实际行动都不采取，恭顺层次仅停留在言语上，这正是康熙的老祖宗努尔哈赤当年玩的把戏。
经过长年的征战，噶尔丹手下已经有几十万大军了，实力是外交的本钱。噶尔丹仗着自己势大力强，公然拒绝康熙的建议，他对使臣说：“我若与土谢图汗讲和，那我弟弟的命，谁来赔偿？我一定会灭掉喀尔喀的，抓住哲布尊。”
噶尔丹已经得到西藏达赖的支持，他进一步谋求沙皇的支持，噶尔丹几乎每年都要派人进入俄国，希望跟俄国建立军事同盟，并得到俄国的枪炮资助。俄国方面也是来者不拒，只要有甜头的事情都干。
尼布楚条约签订的第二年，噶尔丹就让使者带着信去见戈洛文，希望戈洛文能够出兵协同作战。戈洛文则保证俄国军队会用实际行动支持，对此，康熙保持了高度的警惕。他一方面谋求和平途径解决问题，另一方面命令亲王福全对噶尔丹准备南下的大军进行抵御。八月，康熙又命自己的舅舅侍卫内大臣佟国维、领侍卫内大臣费扬古、理藩院尚书阿喇尼监视噶尔丹的动向，同时，康熙还命令蒙古各部落集结，随时听候调遣。
康熙二十九年（1690年）五月，噶尔丹带兵四万，沿着克鲁伦河下游行军，渡过乌尔扎河，扬言借兵俄罗斯，一同灭掉喀尔喀。康熙立即致书俄国沙皇，质问道：“噶尔丹扬言和你们会兵，共同入侵喀尔喀。喀尔喀已经归顺了我大清，如果误信了谣言，这可是违背誓言重新开启兵祸了，希望你们尽快停止这种可能导致两国纷争的行动。”
上次两次雅克萨之战的惨败，让沙皇对康熙始终心存畏惧。收到康熙的警告，沙皇最终只好收敛，不敢出兵。
噶尔丹是一个猛人，没有沙皇赞助，也绝不会放弃军事计划的。六月，噶尔丹沿着格尔格河进军，来到乌尔会河畔。理藩院尚书阿喇尼带着军队紧紧跟随噶尔丹，阿喇尼的任务是监视噶尔丹，康熙一再叮嘱阿喇尼千万不要和噶尔丹正面冲突，等各路兵马聚集以后再前后夹击。
不过，阿喇尼没有遵守康熙的指示，后续部队还没到来之时，他就向噶尔丹发动了进攻。阿喇尼派遣了两百个蒙古武士偷袭了敌人的前锋部队，然后派五百个喀尔喀人骚扰敌人护送牲口和辎重的队伍。看到敌人的牲口和辎重，蒙古军和喀尔喀军争先恐后地抢夺，军纪一片混乱。看到部队一片混乱，阿喇尼下令撤军，可惜部队已经混乱，不听使唤。噶尔丹立即将部队分成两翼，布阵等待敌人。阿喇尼派遣清军进攻，噶尔丹让部队齐发火器。清军惊恐之下，连连败退。
接着，噶尔丹兵分两路夹击清军，清军溃不成军。阿喇尼擅自出战让康熙很愤怒，革去他的议政头衔，并降四级。
七月，噶尔丹挺军深入乌珠穆沁。康熙明白，必须重拳出击了，他命令哥哥福全为抚远大将军，儿子胤禔为副将军，从古北口出发；和硕恭亲王常宁为安北大将军，和硕简亲王雅布、多罗信郡王鄂札为副将军，从喜峰口出发；康熙自己，则率领中路军，亲自征讨噶尔丹。
康熙这次是铁了心要将噶尔丹一网打尽，为了一举摧毁噶尔丹，康熙屡次派使者去噶尔丹那里，扬言要和谈，实际是为了麻痹噶尔丹。
康熙的舅舅佟国维率领先锋部队，康熙对他说：“先遣部队到达前线后，如果噶尔丹准备逃跑，你们一定要全力追击；如果噶尔丹前来迎敌，千万要稳住，不要主动跟他们硬拼。”
佟国维问：“那我们应该怎么办呢？”
康熙说：“你可以告诉噶尔丹，圣上特派遣和硕裕亲王和皇子前来，和你和谈，申明礼法，从此以后，结盟友好。”
康熙还让人送给噶尔丹牛羊，噶尔丹也派人到清军大营里，一再表示愿意和清廷修好，秋毫无犯。与此同时，噶尔丹强烈要求清廷交还土谢图汗和哲布尊等人，声称只要清廷做到了，自己马上撤军。
七月底，噶尔丹大军深入离北京只有七百里的乌兰布通，由此可见，噶尔丹根本不把康熙放在眼里。清廷抚远大将军福全赶到时，噶尔丹已经占据了有利地形——依林沮水，噶尔丹创造了一个非常有意思的阵形。他让成千上万的骆驼趴在地上，背上放着箱垛子，垛子上盖着湿润的毡毯，士兵们躲在箱垛子后面射箭，这个阵型号称“驼城”。
清军隔河列阵，彻底占据了先进武器的优势，他们用炮火疯狂地轰击对面的驼城，顿时炮火齐发，响声震天，战况激烈，从下午一直打到晚上，驼城被轰得七零八落，清军骑兵和步兵同时出击，将敌人的营垒全部攻破，但清军也付出了惨重的代价，康熙的舅舅佟国纲就在这场战役中中枪身亡。
由于夜晚已来临，清军不得不收兵。
晚上，噶尔丹的使者济隆带着七十多人来讲和，竭力为噶尔丹开脱，济隆说：“这事也不能完全怪噶尔丹，喀尔喀几个部落的人也不太厚道，他们的部下无知，抢了我们的牲口。我们的汗不过是一个小头目，怎么敢在大清皇帝面前嚣张。只不过他仇视土谢图汗和哲布尊，才犯了错误，现在他已经不想索回土谢图汗和哲布尊了。”
连夜，噶尔丹还派人送来一封亲笔信，表示：“现在蒙皇帝示好，以后不敢再犯喀尔喀了。”明明是被打服了，还说是示好，噶尔丹不愧是个聪明人。
当时康熙不在场，福全相信了噶尔丹的谎言，自作主张，放了噶尔丹，还让其他部队不要阻截噶尔丹。就这样，噶尔丹顺利地逃脱。如果这时福全能够大军齐出，噶尔丹早就被擒获了，后来那些麻烦就能避免。可惜，福全心地仁厚，相信了他，为了这事，事后他还受到康熙的责备，被革去议政并罚薪一年。
在逃跑这块，噶尔丹表现出了不亚于战场上的英勇，他连夜偷渡什拉穆楞格河，翻过大碛山，一路逃到科布多。虽然脱离险境，噶尔丹的部队也遭受了重大的损失，只剩下几千伤残兵。
人已经逃走了，康熙本着穷寇莫追的原则，给噶尔丹发出了最后的警告：“以后不得再侵犯归附清朝的喀尔喀一人一畜，如果违反誓言，必定追击到底一网打尽。”