时清衡州、宝庆、永州、桂阳、郴州、辰州、沅州、永顺、靖州、常德、澧州等一十一州府及绥厅、乾州厅、凤凰厅、晃州厅、南洲厅五个直隶厅共聚绿营、乡勇十五万人于湘潭昭山，共推辰沅永靖兵备道杨翰为统领，欲来救援长沙城。古大力见长沙急切难下，就带西征军四师以外所有部队离开岳州府，直往长沙而来。古大力遣都督府直属探子卒和两个护卫营入长沙城助战，自率大军到湘江边，调水师陆战卒在炮舰掩护下直入湘江夺兴马洲，与清军隔河相望。1867年12月29日，古大力令太平军水师炮击昭山清军，又以运输船载运第五野战师官兵强行渡江，渡江后，迅速抢占江边阵地，布署三个炮兵旅。1868年1月5日，古大力以数百门各类炮及水师炮猛轰昭山，然后以步兵散兵阵型攻山。杨翰官声不错，甚为清廉，但不知兵，且清兵多持刀矛弓弩，装备了少量洋枪和一些劈山炮、抬枪、鸟枪、火铳，自恃所占制高，壕垒很少，士兵多于山上列阵，现被炮火覆盖，伤亡者甚重，劈山炮也损失了一半。杨翰见太平军冲锋，仗着兵多，又怕新募士兵胆怯，就命各官亲卫在后督阵，士兵排成密集阵型冲锋，希图以高击低势如破竹，同时通过与太平军近身肉搏避免炮火打击。太平军见了迅速结成空心阵，用排枪一排排射杀清兵，又以野炮轰击，战至傍晚，清兵劈山炮、抬枪等火器尽失，任柱又率骑兵旅渡江从侧面杀入清兵阵列，清兵大败，伤亡参将、副将、都司以下五万多人，被俘三万余人，太平军趁乱随清军溃兵攻上昭山，生俘杨翰等清知府、同知、知县、参将、副将、都司、游击、守备、千总、把总等官三百多人。1868年1月7日，湖南巡抚刘崐带队突围不成，重伤不治身亡，太平军攻入巡抚衙门，布政使李榕、按察使仓景恬皆战死，学政温中翰被俘。接着，古大力派第五野战师第一十三旅攻取金盆岭、妙高峰，在妙高峰筑炮台安放重炮轰击长沙南门，城外太平军与城内太平军夹击南门清兵，镇筸总兵腾加洪被炮弹击中重伤身亡，永州总兵李明慧带几十个亲兵突出南门，去迎面撞上任柱的骑兵旅，力战不支被俘。周宽世见兵勇越打越少，且断粮饥疲，遂聚余兵百人，作最后冲杀，博斗之后，身边仅存十余人，再无力冲锋，周宽世长叹一声，横刀自刎，长沙遂克。经过长沙一战，湖南各地兵力空虚，古大力分兵四略，不及二月，即取湖南七府四州五厅。湖南是湘军大本营，兵源地，曾国藩等湘军家属遍布，把天道教、太平军描述为洪水猛兽、食人恶魔，又以当兵发财激发湘人为恶的人性一面，所以天道教在湖南屡遭打击，很难发展，时天道教湖南总教元芳刚被官府抓住处决，他已是第三个被处死的天道教湖南总教了，天道教湖南省部也屡遭破坏，湖南天道教徒很少，力量很弱。申建功拣选人员与野战师教务人员、护卫部队一起各处宣传天道教义，打击地主武装和土匪，执行太平天国收地分地政策，公审处决了一批恶绅，好不容易才改变了湖南人对天道教、太平军的看法，获得了广大贫民的支持。
鉴于湖南实际情况，魏宣武决定派关保的独立旅入湖南，分散后作为骨干力量建立湖南各地方部队，调顾嘉蘅为湖南刺史，调管怀南为湖南总教，以蓝义为湖南省统制，唐训方接任河南刺史，朱明达接任河南总教。顾嘉蘅与管怀南交卸了河南事务，知湖南情况紧急，到周口乘新建凌波、清波两艘铁甲舰带着二十艘新建木制炮艇拉着五十船军械弹药昼夜兼程赶到湖南。顾嘉蘅依靠申建功带来人员迅速建立起各级地方政权机构，管怀南则带来了十多名老天道教徒迅速深入各地传教，建立湖南天道教组织。湖南地主们不满意土地被收，在曾国藩族人鼓动下，在长沙府湘乡县荷叶塘白杨坪联合成立了护湘团练，有二万余人。左宗棠族人又在长沙府湘阴县左家塅成立保湘会，招募团勇五千余人。这两支湘军，以曾、左两家为中心，亲连亲、戚连戚，又拉拢其他一些小股武装，杀害太平天国派出人员，阻挠收地分地，公然与太平天国对抗。古大力迅速出兵进行镇压，湘军乡勇虽强悍，但武器多为冷兵器，在装备了近代化武器的太平军坚决打击下，很快就被镇压下去，曾家湘军战死一万八千多人，左家湘军除数百人负伤被俘外全部战死，曾国藩及左宗棠两家所有家产都被收入圣库，族人不分男女全被送入申建功的教导营学习，湖南始定。
1867年12月28日，曾国藩在江苏闻长沙危急，以候补湖南知府陈宝箴代替丁日昌领兵打援，急遣苏淞太兵备道丁日昌带总兵朱品隆、刘南云、童容海、詹启纶四人五十营湘军援湘，才到江西境内，闻长沙已失，湖南全境沦陷，就驻兵江西义宁州，飞报曾国藩请令定行止。