清廷为实现其四面堵截，一举歼灭太平军于道州的企图，屡命钦差大臣赛尚阿、两广总督徐广缙等加强长沙、衡州及湖南水陆要隘的防守，在粤桂、湘、赣边界要地派兵控扼，阻止太平军向北、东、西突进，又从河南陕西、四川、江西等省调兵进入湘、鄂。太平军明确了战略进攻方向之后，便积极准备向长江流域进军。8月10日弃道州，经宁远、蓝山、嘉禾、桂阳州(今桂阳)，于17日攻占了湖南重镇郴州(今郴县)。

太平军在这一带又扩军二三万人，并将其中数千挖煤工人集中编组为“土营”，专门担负挖地道、埋地雷、炸城堡和掘壕筑垒等任务，在以后的作战中发挥了重要作用。太平军占领郴州后，和春、江忠源率清军二万余人尾随而来。赛尚阿也自永州移营衡州。由于他调度无方，清廷严旨斥责：“该大臣奉命出征一年有余，历次奏报军情，不过派兵尾追，并未迎头截击，出奇制胜，所谓调度者安在?”随即撤消其钦差大臣职务，改命两广总督徐广缙接替太平军探悉长沙守兵较少，乃于8月下旬由西王萧朝贵率总制李开芳御林侍卫林凤祥以下二千余人，由郴州奔袭长沙。

为避开清军主力，奔袭部队不走耒阳、衡州大道，而绕经永兴、安仁、攸县、茶陵、醴陵，于9月11日进抵长沙南门外妙高峰一带。这时长沙守城清军约仅四千人(后即增至万余)，不敢出战，紧闭城门°。太平军未能收到奇袭的效果，只得连日强攻，但因兵力不足，难以奏效。在第二天的攻城战斗中，萧朝贵中炮受伤，不久牺牲。太平天国又失去了一位重要领袖洪秀全、杨秀清等得悉萧朝贵等奔袭长沙受挫后，便于9月25日弃郴州，率大队往援。

10月13日赶到长沙时，清军和春、江忠源和向荣部已先期到达，加上其它各路援军，敌人兵力已达五六万人。由于长沙城守渐趋稳固，太平军失去了乘虚攻取的战机。加之，清军拥有三千斤、五千斤大炮，高处轰击，更增加了攻城的困难。清廷为加强统一指挥，命新任钦差大臣徐广缙立即赶至长沙，统筹军务，先解省围，然后并力“进剿”。太平军大队驻扎南门外，北阻省城，西滨湘江，前有和春、江忠源部阻拦，后有赛尚阿部尾随，形势十分不利。10月14日、15日，太平军连续出动六七千人发起进攻，遭到清军的顽强抵抗，伤亡甚众。

17日，石达开率领二三千人渡过湘江，控制西岸龙回潭等要地和湘江中的水陆洲(即桔子洲)并在江上搭造浮桥，使东西声势联络，初步改变了兵力密集城南一地，难以展开的被动态势。但向荣也跟着率部过江，并于10月31日率兵三千余人从西岸渡江进犯水陆洲，企图截断太平军的东西联系。太平军埋伏于洲南树林中，而以零星骑兵佯败诱敌，待向荣部深入后，伏兵旁岀，抄袭敌后。清军大败溃逃，死伤千余人。向荣乘马凫水过江，幸免于死。

11月10日，湘江东岸的太平军采用穴地攻城法，轰塌长沙南门附近的城墙数丈，突击部队二三千人蜂拥而上。负责防守南门的清军副将邓绍良率部拚死抵御。太平军伤亡数百人，只得后撤。其后，太平军又多次穴地攻城，由于仅限城南一面，及突击部队组织欠佳和清军防守顽强等原因，均未得手。太平军在长沙城郊旷日持久地与敌相持，形势日趋不利，乃于11月30日主动撤围北上，守城清军并未及时发觉。