1864年，這是太平天國與清廷的最後較量，清廷明顯早已盡占上風，太平天國滅亡將在眼前。左宗棠率楚軍攻入杭州之後，馬上命令楊昌濬、蔣溢澧諸將率部攻武康、石門、德清三城，以破其屏障，堵其後路。太平軍兵分兩路，迅速從三城退出，一部分由李世賢、陳炳文、王海洋等戰將率領由德清進入皖南，轉戰江西，一部分則繼續堅守湖州，由黃文金、楊輔清等戰將督統。浙江全境複歸指日可待。
就在此時，天京傳來訊息，曾國荃於是年六月攻破太平天國都城天京，天王洪秀全於都城淪陷前兩個月自殺身亡，幼子洪福瑱出逃，李秀成被俘並被曾國藩處死。這對於湘楚與太平兩軍而言，勝負大局已定。左宗棠聞訊趁此良機，與李鴻章所率淮軍部將郭鬆林、潘鼎新、張樹聲等人合力圍攻湖州，逼退黃文金諸部，湖州遂拿下。至此，浙江全境全部收回。以收複浙江之功，左宗棠受封一等伯爵，賜爵“恪靖”。這是左宗棠第一次加爵，是年53歲。
天京和浙江都已淪陷，但尚有數十萬太平軍殘部分布在天京臨近各省。以南北相分，北部太平軍以遵王賴文光部為主，在皖北一帶活動，後來加入張總愚的撚軍，成為太平軍之後又一主要叛亂勢力。而南部太平軍，則以李世賢、王海洋諸部為主，他們率眾十餘萬流竄於福建、江西、廣東和安徽等地，其中尤以福建為要。清廷以福建軍事告急，即命左宗棠南下福建督戰，收拾閩、贛、粵諸省太平軍遺部。
左宗棠受令後移交浙江巡撫一職於蔣溢澧，並命楊昌濬為布政使，自己於十月率劉典、黃少春、王德榜諸部南下福建任職福州總督。包括留任浙江的蔣溢澧、楊昌濬以及隨左宗棠南下的王德榜諸將，從征戰太平軍開始，一直到後來與法軍激戰，他們都忠勇追隨左宗棠左右，成為楚軍最得力的一批戰將。左宗棠正是有了這一批精勇戰將，才能領導出令太平軍聞之色變而令清廷為之動容的楚軍，長久作戰節節勝出。
先是，在赴任福建以前數月，李世賢、王海洋諸部匯集於江西、皖南一帶，左宗棠遣部進攻，他們遂往福建而去。追隨敵向，左宗棠快馬加鞭來到福州，所到之處無不烏煙瘴氣，軍政敗壞，人民苦不堪言。而流竄至此的太平軍，占據了漳州、長汀、連城、上杭、龍岩、汀州諸城，危害極大。左宗棠兵分多路，命劉典、黃少春、王德榜、康國器諸將主攻漳州、連城、龍岩諸城，迫使李世賢敗走上杭，據永定，王海洋守鎮平。後來李世賢連連敗退於山中，投奔王海洋反遭其害，東南太平軍餘部則以王海洋率部為主。左宗棠合力擊之，一部分太平軍仍然鎮守廣東鎮平，而一部分則逃往平遠、嘉應、興寧諸城，以及複又流竄江西。左宗棠在全力攻取閩境守城殘敵之餘，更分兵前往廣東和江西諸地驅敵。此間戰役，來回往複，令人頭痛。於是，左宗棠聯合粵軍、贛軍諸部將，先圍鎮平，後攻嘉應，以圖取最後的勝利。王海洋率部死守嘉應，與左宗棠各路大軍激戰十餘天，死傷數萬，血流成河，終於不敵而城破。王海洋中槍身亡，左宗棠收撫降兵數萬。至此，太平軍基本已經平滅，太平天國起義全然覆滅。
左宗棠參與鎮壓太平天國運動就此結束。在這過程中，自湖南保衛桑梓出道，到後來出省鎮壓平滅，曆經江西、浙江、福建以及追至安徽、廣東部分地區，左宗棠在四五年間率楚軍力戰太平軍數十萬，其間所殺甚重。於清廷方麵，左宗棠功高勞苦，清廷為此對其一路賞賜，封官晉爵，最後賞其帶雙眼花翎。但於農民起義軍方麵而言，曆史學家多以之為左宗棠之罪過。然而戰爭實難詳論對錯是非，身在江湖各為其主，孰能無過？比之曾國藩、李鴻章所率湘軍、淮軍而言，左宗棠嚴肅軍紀，勤以善後，恢複民生，已然難能可貴。
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