大小和卓之乱发生时，清军正在天山以北与阿睦尔撒纳叛军作战，阿睦尔撒纳逃跑后，清军立即兵分两路，一路翻过天山山脉，向天山以南进发。但是，由于清军前锋突击速度过快，结果以定边将军乌雅.兆惠为首的三千清军被数万叛军包围在了黑水营，清军在数万叛军的围攻下苦战三个月，终于等到了援军里应外合，一举击溃了大小和卓叛军主力，并占领叛乱的中心城市叶尔羌。乾隆二十四年（1759年）初，清帝国基本平定了天山以南的变乱，大小和卓逃亡巴达克山（今塔吉克斯坦境内），清军也如同之前进军哈萨克汗国一样，对大小和卓穷追不舍，并以武力威逼巴达克山交出大小和卓。巴达克山首领不敢违逆，只得将大小和卓斩首后送交清军。并向清帝国缴纳贡赋以换取清军班师。至此整个准噶尔、叶尔羌故地所有反叛力量被清军肃清，清准战争以清帝国的胜利而告终。
《平定准部回部得胜图》之《黑水营解围》，表现了清军内外夹击，打破叛军对黑水营围困的情景
从乾隆二十年（1755年）清军派兵进攻准噶尔大汗达瓦齐，到乾隆二十四年（1759年）春季清军平定大小和卓叛乱，清廷用四年多的时间和三次大规模的战略攻势，终于将天山南北二百多万平方公里的土地彻底纳入帝国版图。乾隆爷对自己的功绩十分得意，特地给这片地区取了一个我们耳熟能详的名字：新疆。取"故土新归"之意。同时清帝国在新疆增设伊犁将军府，下辖都统、参赞大臣、办事大臣、领队大臣等职，分领北疆、南疆、东疆等路的军务、政务，同时采取了多种措施巩固新疆，一是"增兵携眷"，类似于新中国成立后的生产建设兵团，如佟丽娅所属的锡伯族就是那时从东北被调往新疆的；二是"设置卡伦"，在新疆边境与哈萨克汗国交界处设置边防哨所，同时定时派出诸领队大臣带兵巡查边境，清查哈萨克人越境游牧并安置入境的哈萨克人。如热依扎所属的哈萨克族就是那时候入境的；三是"羁縻索贡"，面对强大的清帝国，哈萨克汗国、巴达克山、布哈拉汗国（今乌兹别克斯坦）、爱乌罕（今阿富汗）等大小国家纷纷前来朝贡，让清帝国再一次确立了中亚地区的陆权地位。
《平定准部回部得胜图》之《郊劳回部成功诸将士》，表现了乾隆帝在郊外设宴犒劳
