在李秀成、李世贤联合发起攻势之初，太平军就使用了许多填满泥土的木箱，他们把木箱抬到长壕边，然后堆砌排列开来，明为遮挡枪弹，实际是以此为掩护偷偷地挖掘地道。1862年11月3日，地道已经通到了曾军营墙之下，李秀成、李世贤将所有部队全部集中到东路进行潜伏。
当天，太平军工兵点燃了地道火药，随着霹雳般的数声巨响，烟焰上冲，土石如雨点一样飞入半空之中，曾军有三个营的营墙被轰塌多处。太平军乘势分两路猛扑，从缺口处涌入者每路都各有数千人之多。
对于曾国荃而言，危机不仅并没有就此远去，甚至还出现了更为凶险的迹象，他急忙指挥所部站到墙外，一边投掷火球，一边用洋枪进行射击。
不同于曾国藩主要在后方运筹，曾国荃大部分时间在前线指挥作战，早在围攻安庆时，他就已从对手那里领教了洋枪洋炮的厉害，因此他几乎和李鸿章一样渴望拥有西式武器。在进军天京途中和到达天京后，他一边要曾国藩给他购买洋枪，一边托李鸿章在上海为之代购。至天京大会战开始前，曾军营中已有不少洋枪，换句话说，在整个会战过程中，除了火炮方面不及太平军外（曾军只有劈山炮和短劈山炮，没有洋炮），洋枪火力并不落于下风。
在依靠洋枪齐射挡住敌人的同时，后方人员加紧修补缺口。三个时辰过后，缺口全都得以修复，已经从缺口处冲入的太平军反而陷入包围。
太平军一旦遭到围困，双方战斗力和意志的差距便表现得极为明显。经过一番鏖战，曾军方面虽也战死百余人，受伤三百余人，但包围圈中的太平军死伤了数千人，等于起初从缺口冲进去的人没跑出来多少。
太平军士气大受挫伤，官兵也出现了打不动的情形，李秀成只好取消不分昼夜连续攻击的办法，代以白天休息，晚上轮番实施进攻。进攻之术仍是偷挖地道，准备乘雨夜轰塌曾军营墙。曾国荃已经摸透了李秀成的路数，他一面下令各军赶筑内墙内壕进行防御，一面分兵破坏地道。太平军所挖地道被连破七处，再次通过地道攻击的计划宣告失败，至此，李秀成已经基本无计可施。
参加天京会战的太平军虽然号称数十万，但诸王之间并无明确的统属关系，李秀成只是通过声望和个人关系进行号召，这种指挥关系本身就极其脆弱。事实上，除李秀成、李世贤等少数人外，大多数将领不把心思放在与湘军作战上，他们认为既然以前能够两破江南大营，这次自然也不例外。大家都表现得漫不经心，说是来天京参加会战，给人的感觉却仿佛是逛趟庙会一般。
更为恶劣的是，向来与李秀成关系不睦的干王洪仁玕等人又上疏天王洪秀全，要求防范李秀成。本来就对李秀成很是猜忌的洪秀全听后，便以防止疫病传染为名，下令紧闭城门，不与城外援军相通，在天京会战打得如火如荼之时，也不出一兵一卒相助。参加会战的下级官兵为此义愤填膺，斗志就慢慢地丧失掉了，虽然李秀成、李世贤仍不断组织对曾军发动进攻，但声势和规模都越来越小。
在为天京解围的同时，李秀成并没有忘记身后的苏福省，淮军的进攻令他时有如芒在背之感。
青浦失守后，太平军在上海只剩下了嘉定一座据点。受到淮军、常胜军所取得战绩的激励，英法联军也胆壮起来。英国驻华海军司令何伯即将离任，他认为嘉定是在他任期内丢掉的，所以便约李鸿章联合进攻嘉定。
嘉定之战尚未打响，何伯就任满离沪，其职务由固伯接替，但既定目标不变。1862年10月24日，士迪佛立、固伯率两千多英法联军与淮军、常胜军一起开始攻打嘉定。是役，联军动用了十六门大炮，在仅仅几个小时内，就将嘉定的南门城墙轰塌了十余丈，淮军、常胜军趁机冒着浓烟冲入城中，嘉定遂被攻克。
嘉定陷落，使得苏福省失去了最后一块屏障。留守苏州的慕王谭绍光为防止敌军进犯苏州之地，乃调集重兵进行先发制人式的反攻，重点是围攻驻扎在四江口的淮军四营。