1878年1月，西徵軍收復和闐，盤踞新疆12年之久的阿古柏偽政權終於被全殲，新疆回到了祖國懷抱。
收復天山南北兩路後，只剩下伊犁仍被俄國佔據。
沙俄早就覬覦新疆的伊犁地區，七河省省長科爾帕科夫斯基曾經瘋狂叫囂說:「要佔領塔城、伊犁和喀什，並應在該處安 置俄國移民。」
阿古柏侵入新疆，建立了偽政權之後，沙俄見有機可乘，遂於1871年5月中旬，悍然入侵伊犁地區。
7月 4日，伊犁城淪陷。
沙俄佔領伊犁後，虛偽地聲稱："俟關內外肅清，烏魯木齊、瑪納斯各城克服之後，即當交還。」
但在西徵軍平定南疆後，清政府多次向俄國交涉歸還伊犁事宜。
沙俄重彈「先議後交」的老調，藉口兩國邊界問題和邊境案件還沒有解決，拒絕撤兵。
又以「伊犁事關重大，近年案件繁多，非在總理衙門商議，恐難辦結"，拒絕在新疆地方談判。
之後，沙俄對土耳其的擴張戰爭獲得勝利，但在柏林分贓會議上，由於英、奧、德等國的幹涉，被迫吐出了大部分贓物。
沙俄「經過長期的討論之後"，決定以伊犁問題要挾清政府，從對中國的勒索中作為「補償"，於是提出只要中國能保護國界安全和賠償「代收"費用，就同意中俄談判。
一八七八年六月，清政府派侍郎崇厚為首任駐俄公使，赴俄交涉。
1879年10月2日，去俄國談判的崇厚竟在沙俄脅迫下擅自籤訂《交收伊犁條約》（即《裡瓦基亞條 約》），以喪失大片領土和通商及賠款500萬盧布為代價換回幾座空城。
消息傳來，輿論大譁。
清政府也不滿意，認為「償費一節尚不過多，通商則事多專麥車葛，分界則弊難枚舉」，要李鴻 章、左宗棠、沈葆楨等「詳加籌畫"，「迅補圖救"，特別要左宗棠詳細籌度「或約 章必不可允，邊防一切如何布置，始無患生肘腋之虞"。
左，李之異
李鴻章主張承認「崇約」。
他的「理由」有二,一是認為如不批准，「其曲在我」。
他說：「此次崇厚出使，系奉旨給與全權便宜行事字樣，不可謂無立約定議之權。若先允後翻，其曲在我。
自古交鄰之道，先論曲直，曲在我而侮必自招；用兵之道亦論曲直，曲在我而師必不壯」，要是為此與俄開仗，也必是吃敗仗，後果更壞。
他認為崇厚是代表朝廷籤署的條約，如果擅自更改，則我方沒有道理。
要是打起仗來，也一定是敗仗。
二是「借俄懾倭」。他說："倭人畏俄如虎，與其多讓於倭，而倭不能助我以拒俄，何如稍讓於俄，而我因得借俄以懾倭"。
多給沙俄點好處，藉助他來威嚇日本。
總之，「崇厚所定俄約，行之雖有後患，若不允行，後患更亟」。
左宗棠對「崇約」非常氣憤。
他說：「武事不競之秋，有割地求和者矣。茲一矢未聞加遺，乃遽議捐棄要地，屑其所欲，譬猶投犬以骨，骨盡而噬仍不止。
目前之患既然，異日之憂何極？此可為嘆息痛恨者矣。"
他指出沙將得寸進尺，「此後蠶食不已，新疆全境將有日蹙百裡之勢，而秦隴燕晉邊防，且將因之益急，彼時徐議籌邊，正恐勞費不可彈言，大局已難覆按也」。
為了挽回局勢，左宗棠提出「先之以議論」，「決之以戰陣」的方針，並希望拼力一戰，從俄手中收復全部失地。
為此，他一方面命令回籍挑選舊部的各將領迅速帶兵入疆，一方面準備親率駐肅親軍、增調馬步各隊，於明春解凍後出關，移鎮哈密。
全國輿論鼎沸，朝野改約空氣濃厚，迫使清政府違反李鴻章一派的主張，拒絕批准 「崇約"，向沙俄政府聲明：「崇厚所議條約，違訓越權，窒礙難行」。
崇厚下獄治罪，另派駐英、法公使曾紀澤兼任駐俄公使，赴俄交涉改約。
沙俄氣急敗壞，竟向清政府「抗議」崇厚的治罪，叫囂「俄國並非無力量，至於條 約準與不準，在俄國總是一樣」。
與此同時，沙俄加速在我國西北和東北邊境集結重兵，在伊犁邊境附近即集中軍隊十四個營和二十個哥薩克騎兵百人團，並派艦隊到中國海面示威。
清政府調曾國荃守山海關，鮑超駐昌黎，劉坤一守長江，加強黑龍江、松花江地區的防務。
再次任命左宗棠為欽差大臣，命其赴新疆統籌軍務，調兵備戰。
左宗棠部署分兵三路規復伊犁。
東路由金順率領，嚴兵精河一帶，以防俄軍進擾北疆，「堅扼要隘，遏其紛竄，不必以深入為功"，另調金運昌部步騎二千增援。
中路由張曜率領，由阿克蘇冰嶺之東沿特克斯河直趨伊犁之南，「徑指伊犁大城， 斷金頂寺歸路"。
張曜一軍僅步兵四千五百餘，馬隊五百餘，「逕取伊犁，兵力未免單薄"，左宗棠增撥步兵四營、騎兵一營及淮北步兵千名，歸其節制。
西路由劉錦棠率領，自烏什由冰嶺之西經布魯特遊牧地進攻伊犁西南面，「徑指伊犁大城"，並斷俄軍從浩罕趨援伊犁的通路。
劉錦棠軍馬、步二十五營、旗，計步兵八千五百七十名，馬隊一千五百騎。
左宗棠另調步兵九營到喀什噶爾接防。
塔城方面，參贊大臣錫綸兵力較單，左宗棠調徐學功、孔才等部一千一百餘名前往助防。
另外，在喀什噶爾、阿克蘇、哈密等地分屯重兵作後援。
1879年夏天，左宗棠在肅州（今甘肅酒泉） 大營患風溼疹子，爬搔不寧，夜不能臥。
調兵遣將，運籌帷幄，更無一點閒暇,左宗棠終於病倒了。
一天早晨，剛剛披衣起床， 忽吐鮮血10數口。
「衰病日臻」的左宗棠,時刻擔心自己來不及完成收復伊犁 的使命。
為了爭取時間，實現「與西事相始終」的誓言
1880年5月26日, 左宗棠率領親軍六大哨1000多人舁櫬西行出關離開肅州。
他在給朋友的信中說：「自洋務興，中國為島族所輕侮,恥不能振，言之嘅然」，「為望俄事,非決戰不可。連日通盤籌畫，無論勝負云何，似非將其侵佔康熙朝地段收回不可。」
29日抵達玉門
「羌笛何須 怨楊柳,春風不度玉門關」，此時此刻，左宗棠胸中並沒有「西出陽關無故人」的惆悵，反而充滿著「黃沙百戰穿金甲，不破樓蘭盤不還」的殺敵報國豪情。
儘管他年近七旬，卻無暮日西垂、老之已至之感，而是像他自己所說 的：「壯士長歌，不復以出塞為苦」，「雖知壯不如人，而孤憤填膺,誠有不知耄年之已及者」
6月2日，左宗棠行抵安西州，沿途儘是沙碳，不但人煙罕見就連草木也非常稀少。
目睹眼前的荒涼景象，左宗棠立即從自己的養廉銀中拿出2000兩交付地方官購買種羊，無償發紿當地百姓和駐屯士兵，以發展畜牧業。
在戈壁中行軍時， 左宗棠憑軾眺望，觀察到有些沙石之間蘆葦叢雜，近水地方還見到榆、柳等樹， 於是心中產生了一個疑問：「既產草，則必宜禾「奚僅宜榆柳，不宜蔬果乎？ 」 他想到了發展畜牧業和農業生產。
經過1500華裡的艱苦行軍,6月15日，左宗棠終於到達哈密，受到當地各族人民的熱烈歡迎，「父老扶杖而觀，不遠數百裡」。
冒暑行軍戈壁，使左宗棠肝病復發， 經醫藥調治,才稍覺好轉。
抵哈密後，不顧旅途勞累，身體不適,立即著手部署軍事，加強巴裡珅、古城、安西等重要據點的防務，一面派古城局委員劉思謙就近增設三個驛站，與科布多西南八站相連，遇有急報，即星夜馳遞。
同時，通過書信往來與劉錦棠、張曜等將軍反覆商討兵進路線。
哈密與吐魯番被稱為關外的「火爐」，氣溫高達攝氏39度以上，中午11點 到下午五點之間更是酷熱難當。左宗棠的中軍大營離哈密城3裡左右，全部用泥土建造。
他住在軍營中，與將士同甘共苦，當時親自訪問過哈密大營的德國人福克回憶說：「爵相（指左宗棠）年已七旬,身在沙漠之地，起居飲食簡省異常， 內無姬妾，外鮮酬應之人,其眷屬家人多未帶至任上,惟一人在寨。」
福克還詳細 記錄了左宗棠在哈密大營一天的起居： 「黎明即起，往菜園眺望，半響即回，見屬員，事畢，約七點鐘。早膳,菜六盤，膳畢,握筆看公事,至十二點鐘。
膳畢，仍看公事,至五、六點鐘，又往菜園督看澆灌後回。
晚膳畢，偕營務處及餘等談天至十二點鐘安睡。」
通過這樣一個作息時間表，可以看到左宗棠一天的工作在10個小時以上，而睡眠卻只有四五個小時。
在哈密軍營中,左宗掌開闢了20畝菜園，諸色瓜果俱全，還寫信給在蘭州的兒子左孝同，讓他託人「速買紅白蘿蔔種子及天鵝蛋種子寄來，以便散給各營哨，愈多愈好。」
左宗棠雖然報國心切，但他並不是最後決策人,是否出兵伊犁，決定要在北京做出。
1880年6月21 日,清政府在北京召開緊急會議，參加的有文華殿大學士、 北洋大臣兼直隸總督李鴻章、南洋大臣兼兩江總督劉坤一等。
李鴻章的意見左右了會議，協辦大學士全慶，工部尚書翁同穌，禮部尚書徐桐等都贊成與俄妥協，兩天後即形成「一致意見」。
清政府遂於6月26日 發出上諭,決定寄希望於談判。
清政府於六月間「暫免"崇厚 「斬監候"之罪，並命曾紀澤「知照俄國」。
八月清政府宣布將崇厚「加恩即行開釋"。
8月11日發出調左宗棠回京的諭旨，8月29日，左宗棠在哈密大營接到召他回京的「六百裡加急」廷旨。
眼看抗俄大計付之東流,左宗棠壯志未酬，十分苦悶，他在一封家信中表白此時的心情說：「俄意欲由海路入犯，而在事諸公 不能仰慰憂勤，虛張敵勢，殊為嘅然。我之此行，本不得已。」
1881年2月24 ,經過6個多月的談判後，《中俄伊犁條約》在彼得堡籤字 。
《伊犁條約》仍然是個不平等條約， 中國不但喪失了霍爾果斯河以西的領土和一些其他權益，而且還被勒索去900萬盧布的賠款。
但與一年多前的「崇約」相比，總算爭回了一部分權益,伊犁又重新回到祖國懷抱，新疆終於全部收復。
一個 英國外交官評論說：「中國已迫使俄國 做出了它從未做過的事，把業已吞下的 領土又吐出來了。」
一八八一年二月二十五日，左宗棠到達北京。沙俄終於同意改訂新約，與左宗棠的積極備戰大有關係。
曾紀澤初到俄京，沙俄對 其「面冷詞橫」，一再聲稱「只要照辦」崇約，拒絕改約。
但是，它內外交困，自知發動戰爭用武力吞併新疆是非常困難的。
它表面上氣勢洶洶，擺出一副戰爭一觸即發的架勢，威脅曾紀澤：「若再遲延，不如打仗」，但私下承認對中國打仗，「對於我們將是耗費巨大、沒有止境而又無益的」，尤其它探悉左宗棠在新疆認真備戰，而左的部隊是一支「武裝良好、守紀律、善戰"的勝利之師，剛剛摧毀了阿古柏匪幫，士氣非常高漲。
左宗棠移行營於哈密，沙俄看到左宗棠武力收回伊犁的決心和戰爭的緊迫性。
清政府召左宗棠赴京，沙俄以為他是去商討出兵伊犁的問題，極為關注，認為中國有「動兵 之意"，沙俄代表幾次向曾紀澤詢問此事。色厲內荏的沙俄不得不放棄一些過分要求。
如果沒有左宗棠在新疆的盛張兵備，以壯聲威， 沙俄是不可能做出讓步的。
一八八二年，伊犁將軍金順接收伊犁，全疆規復。
一八八二年十月，已調任兩江總督的左宗棠特地向清政府提交了一個《新疆行省急宜議設，關外防軍難以遽裁折》，強調以「新疆地段之遠，他族逼處，故土新歸，治內治外，事同草創， 非規模早定，廢墜無自而興；非體統特尊，觀聽無從而肅。此固非添設道員之所能為力者，欲責陝督以遙制，則有鞭長不及之虞.欲責使臣以兼治，則有越俎而代之嫌」，因 此急宜議設新疆行省，否則「萬一強鄰窺伺，暗煽並飛，後患方興，前功盡棄」。
他最後說：「身居江表，心繫西陲，芻凳之言，終難自默」，充分表露了他關懷祖國邊疆的愛國激情。
一八八四年十一月，清政府決定在新疆建立行省。
劉錦棠（1844—1894），後為新疆省首任巡撫。
1885年7月27日清晨，左宗棠在福州北門黃華館欽差行轅去世。
王震將軍說：「解放初，我進軍新疆的路線，就是當年左公西徵走過的路線。
在那條路上，我還看到當年種的『左公柳』。
走那條路非常艱苦，可以想像，左公走那條路就更艱苦了。
左宗棠西徵是有功的，否則，祖國西北大好河山很難設想。」
左宗棠死後葬於湖南長沙石門鄉柏竹村。此墓亦曾被毀，後重修。墓前有聯，稱頌左宗棠之歷史功績：「漢業唐規西陲永固，秦川隴道塞柳長青。」