放走噶尔丹后，康熙仍然不信他，康熙觉得噶尔丹这个人狡诈成性不可相信。
康熙在张角隘口，独石口、大同和宣府一带，随时准备出征，保持着高度警惕的姿态。
乌兰布通惨败后，噶尔丹处境极为凄惨，没有牲畜，人员大量减少。为生计所迫，噶尔丹不得不低头请求清廷给一些粮食和白银，以解燃眉之急。清朝的理藩院一口回绝，康熙却法外施恩，赏赐给噶尔丹千两白银，同时派遣大臣招降噶尔丹，承诺只要归降，一定妥善安置，让他们过上幸福的生活。
噶尔丹也是一个高明的对手，他看出康熙的两手做法，也还之以礼，派出两千男女到清军驻地，表面是归顺，暗地里让这些人充当奸细，四处搜集情报。安稳一段时间后，噶尔丹又要求清廷将多尔济和哲布尊交给自己，对于噶尔丹的无理要求，康熙给予了严厉的谴责。
噶尔丹被拒绝后，心里很不服气，开始在边境挑起事端。康熙派遣使者到阿拉布坦那里通好，噶尔丹的部署半道截击他们，将使者们杀害，劫走全部行李。此外，噶尔丹还挑唆其他人背叛清朝，阻止班禅入京。
康熙三十四年（1695年）秋，噶尔丹率领三万骑兵渡过克鲁伦河，对喀尔喀部落进行大肆抢掠。上次战败让噶尔丹记忆犹新，所以这次他没有进入漠北，只是扬言等借到俄罗斯六万鸟枪兵，将大举进攻，这分明是公然向康熙宣战。
康熙必须回应噶尔丹的挑衅，当然征讨的困难康熙也非常清楚，他说：“朕亲历其间，比较了解塞外情形，自古以来，这里就是难用兵的地方。那里是不毛之地，经常无水，到了沙漠地带，运粮特别难……”
困难重重不过是为了表示康熙的钢铁决心，康熙又说，噶尔丹违背约定，横行无忌，如果不灭了他，边境将永不得安宁。康熙召集三品以上的武官商讨灭敌之策，大家都认为非常困难，都不愿劳师远征。在这种情况下，康熙仍然坚持剿贼，更令人吃惊的是，康熙居然要再次御驾亲征。他后来回忆这段经历说：“我上一次征讨噶尔丹，众人都劝阻，只有费扬古支持我。后来两次征讨，就没有人赞同我了，是我执意如此。”
这一年是康熙三十五年（1696年），四十二岁的康熙带领十万兵马，兵分三路，再次前往大漠讨伐噶尔丹。东路军由抗俄名将萨布素率领，西路军由抚远大将军费扬古统领，中路军是康熙亲率的禁卫军。
行军途中，无论多小的事情，康熙都要亲自过问，然后做出具体的指示。远征大漠，粮草还可以自己带，但是淡水却带不了那么多，寻找水源是最重要的一个环节。饮水问题主要靠掘井解决，这事由户部侍郎思格色负责，他负责掘井，掘好一口井后，他回来向康熙禀报。康熙问他：“一口井能解决多少人马的饮水问题？”
思格色回答不上来，康熙很生气，骂他为官昏聩，让议政王大臣撤了他的职，贬为一般的士兵。后来，康熙派遣副都统阿迪视察水草情况，阿迪回答说：“现在冰雪冻住了，不容易开掘。”
康熙很生气，说：“用兵之道，贵在神速，大兵行军，断不可缺水，时当春季，地脉当融，即使冰冻也可以凿开。”
世上最怕认真二字，康熙的命令下达以后，没过多久，就掘出了好几口井，把地下的冰层凿开后，醉人的清泉就涌出来了，全军一片欢腾。为了方便大家饮水，康熙让军队围绕着井扎营，这样士兵可以从不同的方向饮水，不会造成拥挤。每口井康熙都让官兵把守，以保证用水的安全。
康熙每天都起得很早，起来后他就看到军营里炊烟缭绕，心中颇多感慨。
在这段漫长的征途中，面对着沙漠的风光和草原的广阔，康熙心中难掩诗意之情，在征途中，他写下了一首诗：
四月天山路，今朝浩瀚行。
积沙流绝塞，落日度连营。
战伐因声罪，驱驰为息兵。
敢云黄屋重？辛苦事亲征。
在这首诗中，康熙表达了为了国家为了人民不辞辛苦坚持亲征的战斗精神，也流露出了一定的自豪感，所以他才敢很有底气地反问：“帝王中，像我这样御驾亲征，穿越沙漠、高山、草原的有几个呢？”
康熙有一个特点，一旦做出了决定，一定会坚持到底。大军到达科图时，有传言说噶尔丹已经逃走了，远远地不知躲在什么地方。扈从大臣佟国维、索额图、伊桑阿等人反复启奏，希望康熙能够班师回北京，留下西路兵对付噶尔丹就行了。这些大臣平时在北京城里养尊处优，过着天堂般的生活，现在要来这塞外遭罪受，肯定不适应。他们请求康熙回京是可以理解的，更多的还是一种自私的心理，并不是为了康熙。
康熙很愤怒，严厉地斥责了他们。康熙说：“怯懦是最大的无耻，半途而废是世上最没出息的行为。”
康熙一般很少这么愤怒的，可这时必须愤怒，佟国维、索额图这些人的想法并不是少数人的想法，很可能代表了大多数人的心理，一旦这种心理蔓延开了，一定会影响士气动摇军心。所以，康熙必须向全军表现出自己的决心，不灭了噶尔丹绝不班师回朝。
康熙对大臣们说：“如果有不敢奋勇向前，怕死退后的，杀无赦。我们一定要杀了噶尔丹，或者擒住他，所以我们是不能后退的。如果我们撤退的话，噶尔丹必会集中兵力歼灭西路军，所以，希望大家勇往直前，直捣对方老巢，从今以后不要再说后退两个字。”
中路军慢慢地靠近了噶尔丹的驻地，但是西路军还没有到来。其实，这西路军行军路上出了一点状况，途中人畜相继死亡，许多有水草的地方被噶尔丹给烧毁，前路一片灰烬，西路军不得不绕道而行，因此耽误了行期，没法如期和中路军在土拉会师。
看到西路军久久没有到来，大臣们开始议论纷纷，有的说中路军应该暂缓前进，等待西路军的到来。有的说不用等西路军了，为了防止噶尔丹窜逃，应该火速出击。
康熙陷入了沉思，半晌，他想出了一条妙计：“噶尔丹以前不过是一个强盗，向来没有远见卓识，他听信别人的话，以为我军不能到这里，所以胆敢侵略喀尔喀。现在我军靠近噶尔丹，费扬古的西路军很快就会到土拉。如果我们等待费扬古到来一同出击，肯定来不及了，如果中路军贸然和噶尔丹全面交锋正面拼杀，仍然要冒大风险。现在最好的情况是，我们慢慢靠近噶尔丹，然后派遣使者请噶尔丹过来会盟，噶尔丹如果知道我亲自来了，必定会逃窜。噶尔丹一逃窜，我们立即追杀。如果噶尔丹向土拉那边逃走，必定会遭遇到费扬古的军队，这样一来，噶尔丹必定灭亡。”
众大臣惊呼妙计。康熙随即命人带着礼品前往噶尔丹的驻地巴彦乌兰，在敕书中，康熙告诉噶尔丹：“朕的大军已经向你逼近，希望你好自为之，朕不忍生灵涂炭，还想给你一次机会，你自己过来与朕会盟吧……”
噶尔丹还不相信康熙会亲自来，便跑到孟纳尔山上眺望，瞥见军营中果然挂着龙旗，还放着皇帝乘坐的銮车。在御营之外有帷幕围起来的皇城，皇城之外又有网城，旗帜飘扬，军容整齐。噶尔丹大声惊呼：“简直是天兵从天而降。”
正如康熙所料，噶尔丹带着部队拔营逃跑。噶尔丹中计了，康熙之所以设这么个计，其实是没有完胜的把握。他需要噶尔丹逃窜，自乱阵脚。
得到噶尔丹逃跑的消息，康熙命令大臣马思哈率领骑兵去追。噶尔丹跑得特别快，接连奔驰五昼夜，逃到特勒尔济口，费扬古的西路军已抵达了昭莫多（今天蒙古共和国乌兰巴托东南图拉河上游南岸）。昭莫多在蒙古语里的意思是大森林，这里有一片广阔的大草原，草原蔓延到肯特岭下，远望这片山岭，千山万仞就像屏障一样，所以这里自古以来就是漠北的著名战场。
费扬古在距离敌营三十里的地方扎营，他先派遣统领硕岱、副都统阿南达率领四百人前去叫阵，将敌人诱到昭莫多。费扬古事先带领士兵在山头上列阵，并派一部分军队列阵于土拉河西，将军孙思克带领着绿营骑兵登上另一个小山峰。噶尔丹率领一万骑兵，想抢占山头制高点。
清军占据有利地势阻击噶尔丹，噶尔丹生生被逼到东崖下面。接着，噶尔丹大军依靠悬崖，拿出火铳，对着清军一阵射击，清军则拿出弓弩，对着敌人疯狂射箭。费扬古下令藤牌兵进攻，并在前进的过程不断移动拒马木，以防敌人骑兵碾过来。噶尔丹无法，下令全部骑兵都下马，拿着武器，冒着清军的炮火向前冲去，一副不怕死的精神。清军的骑兵也下马，和敌军短兵相接，这是一场硬对硬的死磕，狭路相逢勇者胜，战斗非常激烈，两军伤亡相当。
一直打得夕阳西下，双方仍然难解难分。费扬古在山上看噶尔丹后方人马没有动，估计是妇女和骆驼。费扬古立即指挥沿河部队分两路出击，一支部队和噶尔丹部队交战，另一支部队杀向敌人的后方。
看到伏兵四起，后方被袭击，噶尔丹军心大乱，仓皇溃逃，清军四面追击，杀得敌人丢盔弃甲。这次战役中，噶尔丹损失两千士兵、三千妇人，清军俘获的牛羊和财物更是数不胜数。噶尔丹的妻子阿努也在这次战争中阵亡，噶尔丹逃跑时身边只剩下几十个骑兵。
昭莫多之战是清军和噶尔丹之间具有决定意义的一战，这一战歼灭了噶尔丹的精锐主力，从此噶尔丹没能再恢复元气，最终导致了噶尔丹最终的败亡。
接到捷报后，康熙大大表扬了费扬古，并让他在科图驻防。六月，康熙返京。