清朝政府没有放弃新疆，就是在国家遇到重重危机的时候，还是把使用武力征讨阿古柏的入侵，提到了议事日程上。受命于危难之时的是清朝著名将领左宗棠。
　　新疆寇深祸急，早该出兵西征了。但腐败的朝廷还在争论不休，待兵不发。为了收复新疆，“既事关君国，兼涉中外，不能将就了局，且索性干去而已”。左宗棠排除一切干扰，既整顿了军队，减少了冗员，又整肃了军纪，增强了军队的战斗力。为了适应出关西征的需要，他对自己的主力湘军也大事整编，剔除空额，汰弱留强。他还规定，凡是不愿出关西征的，一律给资，遣送回籍，不加勉强。经过整顿又自愿出关的官兵，士气饱满，情绪高涨，是一支敢于冒险犯难、一往无前的军队。
　　西征费用浩繁，如向各省摊派则颇费时日，他排除李鸿章的种种干扰和暗中作梗，不得不向洋商借款。对此，左宗棠认为是奇耻大辱，深自引疚。这不得已而为之的“借饷洋商”，终于解决了西征军饷的危机。
　　接着他又派出专人，万里运输，采办积储军粮。又在兰州建立机器局，为西征军修造枪炮。为了对付阿古柏匪徒的洋枪洋炮，左宗棠从广州、浙江调来专家和熟练工人，在兰州造出大量先进武器，还仿造了德国的螺丝炮和后膛七响枪，改造了中国的劈山炮和广东无壳抬枪。
　　左宗棠扩充军备，有了一批威力较强的轻重武器。这时的左宗棠已是万事俱备，胸有成竹，决心马到成功，一举夺回新疆被外寇侵占的失地。
　　左宗棠自兰州移师肃州(酒泉)，坐镇河西指挥战争。由湘军都统刘锦棠率领西征军主力挺进新疆。清朝大军挥师西进，铁流千万里，烽烟滚滚，直奔玉门关外而去。正当左宗棠组织指挥西征大军，向新疆迸发，兵锋直指英国走卒阿古柏匪帮时，英国制造了一起意在牵制西征行动的“马嘉理案”。
　　1875年2月，英国驻华公使派遣使馆译员马嘉理赴云南，迎接从缅甸非法进入云南的由英国军官柏郎率领的所谓探路队。事先清朝总理各国事务衙门曾明确表示因边地“不靖”，所以不予发给“游历护照”，但英方置若罔闻，一意孤行。这支一百多人全副武装的探路队还是侵入云南境内，公然向中国挑衅，遇到阻拦即开枪射击，打死中国边民。边地军民忍无可忍，奋起反击，击毙马嘉理，柏郎率兵仓皇逃回缅甸驻地。这就是所谓的“马嘉理案”。
　　英国驻华公使借机兴风作浪，歪曲事实真相，向中国提出十分苛刻的无理要求。李鸿章不仅不据理力争，反而为英国人帮腔，竟说“此案其曲在我”。在英国盛气凌人的要挟下，李鸿章不得不与之签订《中英烟台条约》，条约除规定“抚恤”、“赔款”、“惩凶”、“道歉”和扩大领事裁判权、增开若干通商口岸外，还允许英国派员从北京起程前往甘肃、青海一带地方，或由内地四川等处进入西藏抵达印度，以“探访路程”。
　　与此同时，还通过《申报》造谣惑众，发出咄咄逼人的警告：“英国有打通西路之意，因云南腾越官军致毙英国翻译马嘉理，欲借此为词，俄人亦有与甘肃为难，欲牵制官军，使我(中国)首尾不能相顾。”显而易见，这是一种宣传，目的就是为要撼动左宗棠收复新疆的决心而开展的心理攻势。
　　左宗棠对此毫不畏惧，明确表示“马嘉理案”是英国在挑衅，“其曲在英”，“英人将欲开通西路，广销鸦片，掀波作浪，虚言恫吓，其技已穷”。他指责李鸿章对英交涉过于软弱，不敢据理驳斥，以致把事情愈办愈糟。他大声疾呼：“我能自强，则英、俄如我何?我不能自强，则受英之欺侮，亦受俄之欺侮，何以为国!”
　　左宗棠收复新疆的决心没有动摇，他明白，自己年老多病，“动必须杖，生出玉门，谓无逾老臣也。谓戎机肆应，或无疏谈。”为了使“金瓯罔缺”，就必须将个人安危置之度外，“至于马革桐棺，寂寞身后，则固非所论耳”。即使“老死西域”，也在所不惜，“非与决战不可”对于在新疆用兵，左宗棠的方略非常明确。他指出，要提防“俄人狡谋”，必先安定新疆回部，“欲收伊犁，必先克乌鲁木齐”。如果乌鲁木齐城克服，“我威维扬”，再大兴屯田以保证长期后勤供应，安抚新疆各部族耕牧如常。如此，“即不遽索伊犁，而已稳然不可犯矣。乌城形势既固，然后明示以伊犁我之疆索，尺寸不可让人”。
　　左宗棠战略观点明确，在战术上也精心分析。他说：“俄虽国大兵强，难与角力，然苟相安无事，固以度外置之。至理喻势禁皆穷，自有不得已而用兵之日，如果整齐队伍，严明纪律，精求枪炮，统以能将，岂必不能转弱为强，至此劳师袭远之寇乎?” 因此，他斩钉截铁地说：“不在先索伊犁，而在急取乌鲁木齐。”
　　西域幅员辽阔，交通不便，运输军粮代价很高。自古用兵西域，都把兵精、饷足作为先决条件，兵精则军需少，饷足则军粮丰。左宗棠对西征的艰巨性深有了解，所以他不惜一切力量，筹备军粮。
　　左宗棠运输军粮的线路有三条：一是从甘肃河西采购军粮，出嘉峪关，过玉门，运至新疆的哈密，二是由包头、归化经蒙古草原运至新疆巴里坤或古城(今奇台)，三是从宁夏经蒙古草原运至巴里坤。
　　此外，左宗棠事先命西征军前锋部队统帅张曜，驻军哈密兴修水利、屯田积谷。但这里水渠年久失修，渗水严重，因是砂土地，需用毡毯铺底。左宗棠得知消息后说：“开屯之要，首在水利。毡条万具，既所必需，文到之日，即交宁夏、河湟各郡并力购造。”左宗棠大力支持，张曜屯田积粮成绩巨大，1876年一年就收获粮食五千一百六十余石，基本上可以解决该部半年军粮所需。
　　刘锦棠率领西征军主力自肃州入新，至哈密行程约1700里。其间要经过著名的莫贺延碛大沙漠，流沙数百里，上无飞鸟，下无水草，极难跋涉。粮草可以马驮车载，长途运输，“惟水泉缺乏，虽多方疏浚，不能供千人百骑一日之需，非分期续进不可”。大部队行军遇到的最大问题，是人畜饮水难以解决，所以只有分批分期地行进。
　　哈密是从西域进人中原的咽喉，是东、西方交通的要冲，战略地位非常重要，历来为兵家必争之地。西征军前锋部队统帅张曜已先期至此，屯田积谷、兴修水利，哈密绿洲已是一片安定的田园风光。所以，左宗棠的西征军主力部队，很顺利地进入哈密。
　　左宗棠指挥的西征清军，有刘锦棠所部湘军25个营，张曜所部14个营和徐占彪所部蜀军5个营，包括原在新疆各个据点的清军，共有马、步、炮军一百五十余营，兵力总数近八万人。真正开往前线作战的只有五十余营，二万多人。
　　西征军主力部队各营到达哈密后，像接力赛似的，把从肃州等地陆续运往哈密的军粮；再辗转搬运，翻过东天山九曲险道，分运至巴里坤和古城(今奇台)。很快，刘锦棠的前锋部队，已占据了距离乌鲁木齐只有不足三百里的济木萨(今吉木萨尔县)。清军大部队严阵以待，兵锋直指乌鲁木齐。