四江口告急，李鸿章忙令程学启督各营前去解围。先前程学启能战之名早已传遍湘淮各军，适逢曾国荃在天京城下被围，情况危急，曾氏兄弟便拟调程学启带全军雇轮船回援。李鸿章早已视程学启为麾下首席勇将，哪里舍得放人，太平军的反攻正好给他提供了一个加以拒绝的绝好理由。他对曾国荃说：“程镇（程学启）日夜奋战，对我支持极大。我这里临敌调兵，根本找不到人替代他。他如果被调走，不但青、嘉（青浦、嘉定）必然得而复失，淞沪也将大受震动。”给老师曾国藩的回复则更简单：“此间若无程镇，再有危难，鸿章还能站得住脚吗？”
北新泾战役后，为了留住程学启的心，李鸿章已将他的人马扩充到三四千人，可独当一路。在四江口，经过两天激战，程学启部的营官大多受伤，将弁阵亡十三人，兵勇死伤六七百人，但依旧未能给被围淮军解围。
李鸿章闻报，深恐被围淮军覆灭，遂在常胜军的协同下，亲率程学启、刘铭传等部进行大举反攻。太平军方面除谭绍光外，听王陈炳文、潮王黄子隆也赶来参战，这就是四江口会战。
在北新泾战役中，李鸿章进一步发现李秀成所部不仅洋枪最多，而且作战时专用洋枪，射击距离很远。这使他感到要与李秀成部对抗，也唯有尽可能地多用洋枪。
洋枪引进越多，原有营制势必难以容纳。李鸿章虽然早就在原有营制外添练洋枪小队，但只能是临时措施，而非根本之计，于是他决定对营制进行改革，将原有的小枪队全部改为洋枪队。由于程学启部战斗力最强，其所属的一个营还被专门改成了洋枪队营。
在四江口会战中，这种营制改革被证明颇为有效，洋枪武装下的淮军表现出了丝毫不逊于湘军的战斗力，在他们面前，太平军竭尽全力仍讨不到半点便宜，在折损一万多人后，不得不朝昆山败退。
得知所部大败于四江口，苏昆（苏州、昆山）空虚，李秀成当即抽调兵力回援，显示其继续进攻曾国荃军的决心已大为动摇。在此期间，另外两路的进攻势头也遭到了不同程度的遏制：辅王杨辅清一路虽然多次击败鲍超，还攻下了宁国县城，但却奈何不了核心的宁国府城；在彭玉麟、杨岳斌的指挥下，湘军水陆军肃清了太平军设于金柱关和芜湖之间的营垒，护王陈坤书一路在陆战方面遭遇失败。
退一步来说，就算杨辅清、陈坤书两路能够取得一隅之胜利，在李秀成这一路经营惨淡的情况下，也不可能再对大局产生多大影响。1862年10月25日，李秀成终于认识到再围攻下去仍然无济于事，只是徒损精锐和元气而已，遂下令撤围，停止进攻。
太平军撤围后，曾国荃派部分兵勇出壕，尝试性地发动了一次攻击，结果发现对方已经军心涣散，斗志全无。于是他下令各营倾巢而出，对东西路太平军发动大反击。这下太平军不光是撤围，连在天京城下都待不住了，李世贤率西路军、李秀成率东路军分别败退，后者绕城而走，退入了天京城内。
天京会战是一场关系双方军事消长的决定性战役。曾国荃军在此役中被数倍于己的敌人包围，孤军奋战达四十六天之久，其间有一段时间连火药都用完了，只得向湖北、江西紧急求援。湘军自成立以来，还从来没有打过如此漫长而艰苦的战役，郭嵩焘称之为“极古今之恶战”。战役结束时，幸存官兵几乎个个伤痕累累，满面枯槁。
曾国葆在战前本已染疾，并获准回家休养，这一战之后病情加重，很快便死于军营之中。曾国藩也被折腾得够呛，直言：“心已用烂，胆已惊碎，实在没有什么比这更可怕的。”在太平军撤围前，他致信曾国荃，说如果太平军撤围，你当以追为退，不可再长驻天京城下。
曾国荃一度在告急信中表现得可怜兮兮、哀哀戚戚，闯过生死线之后却又重新恢复了他那狠巴巴的性格，他拒绝听从兄长的意见，依旧扎营天京城下，呈虎视姿态。
曾国荃继续待着不走，令李秀成大感头疼。李世贤见状，建议不如暂时舍曾国荃不攻，转而北上进攻扬州、六合。
李世贤分析，江北清军兵力空虚，也不会料到太平军敢于突然渡江，正是北上的好时机。在占领扬州、六合后，除可以得到粮食补给外，还能夹江打击曾国荃，之后再分兵前往安庆进攻曾国藩，从而吸引曾国荃分兵救援，到时“乘虚击之，则必胜矣”。
李秀成听后觉得很有道理，同时考虑到自己与捻军首领张乐行曾有合作，北上后可以与其联合，于是决定采纳这一计策。
在北上构想的基础上，众人又经过一番斟酌，最终形成了“进北攻南”方案。所谓进北，是由洪春元、李秀成先后率部北渡长江，所谓攻南，是李世贤等人在长江南岸进攻金柱关等地，以与北上行动相呼应。
当年安庆失陷时，陈玉成面对湘军的紧逼围攻，派扶王陈得才等人西征，“往河南、陕西等处去打江山”。进北攻南的目的，一方面是接应陈得才西征军和联合张乐行捻军，另一方面是深入湘军后方，威胁安庆直至武汉，以牵制乃至解除湘军对天京的严重威胁。