五月十七日，西路军发现噶尔丹所部踪迹。费扬古命署前锋统领硕代等诱敌深入，将噶尔丹所部万余人引入了包围圈。敌人进入包围圈以后，费扬古当即以康熙预授之策，令官兵全部下马浴血步战，“约闻角声始上马”。清军据险俯击，弩铳齐发，“每进则以拒马列前自固”，噶尔丹部拼死抵抗。双方激战自午至暮，马仰人翻，血溅旗靡。费扬古令一支轻骑绕至敌后，夺其辎重，敌军大乱。
进军的号角吹响了，地颤天惊。鏖战中的清军官兵，有的奋力甩开敌手；有的从泥泞血泊中挣扎起身；有的高举刀枪剑戟、火器鸟铳从伏击之处大呼而出，翻身上马，猛烈冲击，如排山倒海之势，逐敌三十余里，大获全胜，共斩首三千余级，俘获子女牲畜无数，其中仅牛羊即二十余万头。噶尔丹之妻阿奴死于此役，噶尔丹率数骑先行逃窜。康熙闻报，神采飞扬，赋诗一首：战马初闲甲士欢，挥戈早已破楼兰。弥天星斗销兵器，照彻边关五月寒。
而后，留费扬古驻守科图，在一片胜利的欢呼声中班师凯旋。这便是历史上著名的“昭莫多大捷”。同年九月，为招抚和分化逃往西北地区的噶尔丹残部，加强各族各部对于中央的向心力、断绝噶尔丹联络回部、青海、西藏的企图，康熙决定二次亲征噶尔丹。为避免群臣劝谏，康熙诏谕将“往宣化地方行围”，即将启行之时，方宣布是二次亲征。
康熙对群臣说：“噶尔丹似此困极，虽不进讨亦必灭亡，如今只管以招抚为要。所以朕谕大将军，频遣噶尔丹降人往招之。噶尔丹今虽不降，其部落既散之后，自来归顺矣。”
两个多月的时间内，康熙谕令大将军费扬古，向各处颁示招抚噶尔丹等敕书和三百道蒙古文敕书。康熙对噶尔丹部来降之人做了妥善安置，一千五百余降人被编入上三旗佐领，头人授予官职；不愿来内地的，各给一匹马遣回，“令其往谕噶尔丹，若他来降，也一样待以显荣”。康熙对噶尔丹被俘之人也做了妥善安置，三千多在昭莫多之战中被俘为奴的噶尔丹部男女，皆被康熙赐银赎出，“令其父子夫妇兄弟完聚”，其中不少噶尔丹手下重臣得以同家属完聚，康熙并让他们带给噶尔丹敕文，文中有：今朕又亲率六军远莅于此，且各处调兵邀击。尔等妻子马畜诸物俱已散亡，衣食已尽，势迫无归。况时渐严寒，朕不忍尔属下厄鲁特妻子相失，穷困冻饿而死，特遣谕招抚。今重复降谕，尔等若悔前愆，俯首向化，朕一体加恩抚恤，俾各得其所，尔属下厄鲁特亦得妻子完聚……今若又不觉悟，听信匪言，则后悔莫追矣。尔其勿疑勿惧，特谕。
在招抚过程中，康熙采取分化瓦解政策，对噶尔丹周围的人，反复说明：你们都不是“倡乱之人”，你们如果与噶尔丹“分析各居”，“率尔部落来降”，以前依附噶尔丹之咎，“朕概不介意，必待尔以富贵，尔之部落亦使各得生业，妻子完聚，从容度日”。在招抚过程中，康熙重新部署西北军力，调河西振武将军孙思克、西安将军博霁等，率兵驰援屯驻西宁的副都统阿南达，令阿南达与土尔扈特部、和硕特部、准噶尔部、哈密回部各台吉、头人以及逃于哈密附近的噶尔丹内弟噶尔多尔济等，四面设哨，组成了联合防线，从根本上遏阻了噶尔丹西窜的通道。十一月初七，阿南达得报，噶尔丹方面有信使等将往西北进行联络，远方烟尘一起，阿南达即挥师望尘逐敌，铁骑飞驰百余里，截俘噶尔丹信使和噶尔丹托达赖喇嘛照看其子塞卜腾巴尔珠尔的信件。根据信中线索，各部于哈密附近擒获了噶尔丹之子塞卜腾巴尔珠尔，显示了西北各部联合作战的力量。
噶尔丹彻底孤立，康熙回銮。康熙三十六年二月，康熙三次亲征。
在此之前，不少官员认为“小丑已极困穷，计日就戮”，“圣驾不必再临沙漠”。康熙则一再对诸臣强调亲征的重大意义：凡用兵之道，要在乘机。天与不取，后悔就来不及了。前三藩之乱，由于最初没有倾全力剿平，致使吴三桂煽惑人心，乱势滋蔓，朕日夜绸缪，调遣大兵，几费心力，方得扑灭。现噶尔丹穷迫已极，宜乘此际，速行剿灭，断不可缓。朕今亲临宁夏，相度机宜，调遣军士，贼闻之必魂魄俱散，其部署亦必张惶，而蒙古其他各部，闻朕亲临宁夏，各欲立功，扼噶尔丹而图之。彼不自尽亦必为人擒献，克成大业，正在此举。
康熙率大军一路西行，他尽量将对地方、百姓的干扰降到最低限度。严饬地方官吏不得藉端科派，不得远来迎驾，所过城堡衢市禁止结彩，军队绕由边外行进等。谕令精简扈从人员，一切御用所需皆自内廷供办，不以烦民，市易之物悉依时价等。当宁夏总兵官王化行奏请皇上行围甘肃花马池，检阅军容时，康熙豪迈地说：“噶尔丹未灭，马匹关系紧要，宁夏兵来花马池，往来需七八日，马必疲乏。打猎事小，擒获噶尔丹事大。今罢猎休息马匹，以猎噶尔丹如何？你速传谕所有官兵勿来花马池，待朕至宁夏闲暇之日，阅尔军容。”
其时，噶尔丹内部在康熙招抚政策的感召下，已开始分崩离析。噶尔丹重臣吴尔占札卜、丹济拉均十分动摇，倾心于朝廷。吴尔占札卜的母亲被清军所俘，又被康熙放回与其子相聚。她对噶尔丹都这样说：“中华皇帝国大兵多，繁荣强盛，况中华皇帝乃活佛也！遣使敌人母子团聚，你们从前也曾听说过这种事吗？现在不降，更待何时？”
三月初三晚，瀚海大雾弥漫。噶尔丹部风声鹤唳，有人似乎听见了炮声——“清军来了！清军来了！”随之噶尔丹部炸营。浓雾之中，人马狂奔乱突，挤挨碰撞，乱成一团。噶尔丹重臣丹济拉、丹津阿拉布坦、丹津鄂木布等均离开了噶尔丹。噶尔丹只剩下不到三百人丁，少量驼马，绝无牛羊，全靠射猎杀马而食。他的老巢伊犁，早已被其表示归顺清朝的侄子策旺阿拉布坦所占，他“欲北赴鄂（俄）罗斯”，俄罗斯对他已失去兴趣，“拒不受”。他进退失据，“穷蹙已极”，成了流窜于阿尔泰山地区、塔米尔河流域的一股走投无路的残匪。
康熙则成功地完成了对青海蒙古各部的招降工作。同时，一面布置两路大军进剿，一面移驾黄河西岸，亲视大军启行，并集军中骆驼，组织运输军粮，在各驿站贮粮备马，以为大军回师时的补给。之后，以“天下事大”，登舟回銮。
康熙尚在回师途中，佳音已传。四月十五日，噶尔丹属下丹济拉来告，噶尔丹大漠途穷，已于闰三月十三日，饮药自尽（一云暴病而亡），他“携噶尔丹尸骸及噶尔丹之女钟齐海共率三百户来归”。寥戾的胡笳伴苍凉的歌声：雪花如血扑战袍，夺取黄河为马槽。灭我名王兮，虏我使歌。我欲走兮无骆驼。呜呼，黄河以北兮奈若何。呜呼，北斗以南兮奈若何。
噶尔丹的民族分裂叛乱被彻底粉碎了。凶渠殄亡，边尘尽涤，遐荒番部，罔不归诚。
“乱则声讨，治则抚绥”，这是龙之威仪，三次亲征，“并令归心”，这是凤之独行。而康熙对北部边疆民族有效的管辖与治理，更体现了唯有龙凤一体的他，才能实行的、高于历朝历代的“凤体龙心”原则。
康熙说：“历观汉、唐、宋之往事，往往罢（疲）中国之力，而不能成廓清边塞之功。”“本朝不设边防，以蒙古部落为屏藩耳。”
康熙在其祖皇太极统一漠南蒙古的基础上，统一了漠北喀尔喀蒙古和漠西厄鲁特蒙古的大部（仅准噶尔部策妄阿拉布坦尚与中央保持朝贡关系），将盟旗制度从漠南，推行到漠北、漠西。
康熙三十年，乌兰布通大捷之后的第二年，康熙率八旗劲旅赴多伦诺尔草原，主持漠南漠北蒙古共同参加的、空前盛大隆重的会盟。这就是历史上著名的多伦会盟。
绿草如茵的大草原上，威武雄壮的八旗军安营扎寨。“上三旗亲军居中，八旗前锋营二，护军营十，火器营四，共十六营，分二十八汛，各环御营而峙”。喀尔喀蒙古各部及内蒙四十九旗王公台吉，先已预屯于百里之外，听候传谕。
康熙首先调解、平息了喀尔喀蒙古两翼的矛盾纷争，维护了喀尔喀蒙古的团结统一，得到了喀尔喀各部的一致拥护。
五月初二，会盟大典，康熙在行宫前黄幄殿受喀尔喀汗、台吉等三十五人朝见。三跪九叩礼毕，奏乐，大宴。土谢图汗、札萨克图汗、车臣汗、哲布尊丹巴呼图克图坐在御座近前，康熙随时赐酒，其他各部大台吉，康熙俱一一招至御座前亲行赐酒。翌日，康熙颁赏，再次赐宴，令“舒怀共语”。宴后，以札萨克图汗策旺札卜年幼，康熙亲切爱怜地将皇子的衣服、数珠赐给了他。全场呈现出一派以皇帝为中心、团结和谐、亲如一家的热烈气氛。接着，康熙宣布依喀尔喀各部所请，照内蒙之例，在喀尔喀蒙古实行盟旗制度，“编为旗队，给地安插”。分左、中、右三路，三十四旗。旗下设参领、佐领。保留喀尔喀三部汗号，取消额贵族原来“济农”、“诺颜”等名号，按满族贵族封号各赐予亲王、郡王、贝勒、贝子等爵。康熙严肃申明：自今以往，尔等体朕爱养之恩，各守法度，力行恭顺。如此，则尔等生计渐蕃，福及子孙，世世被泽；若违法妄行，则尔等生计既坏，且国法俱在，凡事必以所犯之法治罪。
清廷正式将喀尔喀蒙古纳入了中央直接管辖的范围，结束了喀尔喀各部长期以来“并无法度，不能约束，以强凌弱，自相劫夺”的混乱局面，增强了蒙古各部的向心力。
五月四日，举行盛大的阅兵和军事演习。据康熙身边法国传教士张诚统计，共有九千至一万名骑兵和一千二百名步兵、四至五百名炮手、七十门炮参加了阅兵和演习。
灿烂阳光照耀下，侍卫们雄姿英发，簇拥身着甲胄的康熙大帝，乘马“遍阅队伍”。喀尔喀铁骑与八旗劲旅旗帜鲜明、器械森然、肃立受阅。之后，康熙亲射，十矢九中，欢呼雷动。
康熙又率内外蒙诸王、台吉“大阅军容”。受阅部队“各依次列阵，鸣角，鸟枪齐发，众大呼前进，声动山谷”，人人振奋，激动不已。
五月五日至七日，康熙巡视蒙古营寨、赈济贫穷、处斩叛臣，而后回銮。内外蒙古首领于道路左右跪送，“依恋不已，伏地流涕”，情景极其感人。
康熙动容，对随行官员慨叹道：“昔秦兴土工修筑长城，我朝施恩于喀尔喀，使之防备朔方，较长城更为坚固。”
康熙返回京城两天，恰有古北口总兵官蔡元奏请修筑倾塌长城，康熙进一步阐述自己的观点：“蔡元所奏，未谙事宜。秦筑长城以来，瀚、唐、宋亦常修理，其时岂无近患？明末我太祖统大兵长驱直入，诸路瓦解，皆莫敢当。可见守国之道惟在修德安民。民心悦则邦本得，而边境自固，所谓众志成城者是也。如古北、喜峰口一带，朕皆巡阅，概多损坏，今欲修之，兴工劳役岂能无害百姓？且长城延袤数千里，养兵几何方能分守？蔡元见未及此，其言甚属无益。”
他是以自己民族的经历体验，悟出了众志成城的道理，以“凤体龙心”的独创，建筑了无形的长城。
雪域归心康熙除了“齐其政不易其宜”，还采取封爵、年班（已出痘、不怕染病之首领，每年定期轮班进京觐见皇帝）、围班（未出痘、易染天花者，不宜进京，每年定期到木兰围场随同行围，到避暑山庄觐见皇帝）等措施，加强与蒙古贵族的关系；沿袭满蒙联姻的传统，将四个女儿、一个侄女、好几个孙女的宗室之女嫁给内蒙各部，又将第六女、第十女和女孙允祥之女嫁给喀尔喀蒙古，另命不少喀尔喀蒙古重臣尚郡主、县主，与皇室结亲，将其封为额驸之外，更重要的是“修其教不易其俗”，顺应并利用蒙古族原有的宗教信仰——喇嘛教信仰，以之作为统治的工具。
多伦会盟时，康熙特封哲布尊丹巴呼图克图为大喇嘛，建多伦汇宗寺使居之，令其掌管漠北黄教事务。哲布尊丹巴遂成为达赖、班禅之外的黄教第三大活佛。哲布尊丹巴与喀尔喀蒙古返回漠北后，康熙拨银十万两，为之建库伦庆宁寺，使该寺成为漠北黄教中心。康熙三十六年（1697年），康熙令章嘉呼图克图居多伦汇宗寺，后又建多伦善因寺使居之，继封他为“大国师”，令他掌管漠南及京师、盛京、热河、甘肃、五台山等地黄教事务。
这样，直辖于清廷的达赖、班禅、哲布尊丹巴、章嘉四大活佛，分掌前藏、后藏、漠北、漠南教务，有效加强了清朝对边疆的统治。
“齐其政不易其宜，修其教不易其俗”，亦即“凤体龙心”的边疆民族政策，贯穿康熙朝以至清朝的始终，同样适用于西藏地区。
西藏一直处于喇嘛教黄教首领达赖、班禅、厄鲁特蒙古和硕特部汗王的联合统治之下。达赖、班禅是西藏最高教主，达赖与厄鲁特蒙古和硕特部汗王共同委任“第巴”官掌管西藏政务。康熙年间，达赖的势力有了较大发展，直接同清廷联系。康熙十八年，在和硕特部汗王缺席的情况下，任命桑结嘉措——传说是五世达赖的私生子——为“第巴”。康熙二十一年五世达赖逝世，第巴桑结为了与和硕特汗争夺对于西藏的统治权，密不发丧十五年，伪言达赖入室修炼，“凡事传达赖命行之”。同时暗中勾结噶尔丹，支援他侵犯喀尔喀蒙古。康熙对第巴桑结托言达赖之种种悖行虽早有怀疑，但当第巴桑结以达赖名义奏称：“吾国之事皆以第巴为主，乞皇上给印封之，以为光宠”时，仍从尊重达赖的立场出发，封第巴为土伯特国王，令其掌管黄教，“弘宣佛法”。康熙三十五年，康熙得知达赖以故的确切消息，严厉斥责第巴桑结欺君坏法的罪恶行径，在以大兵威慑的同时，仍行招抚。他认为：“达赖喇嘛，蒙古等尊之为佛。第巴者，即代达赖喇嘛理事之人。”如其认罪改过，即可“化导悖乱，使中外道法归一”。康熙宽宥了第巴桑结，青海蒙古各部解除了顾虑，纷纷率众来归，这成为清廷安定西藏的基础。
康熙三十六年，西藏地区发生了真假达赖喇嘛之争。第巴桑结在公布五世达赖之丧的同时，宣布迎请自己择定的转世灵童仓央嘉措，于布达拉宫坐床，称六世达赖，康熙授予了印信封文。和硕特部汗王，以之为对自己的排挤，大怒。双方关系近一步恶化，终于酿成了战祸。第巴兵败被杀，和硕特拉藏汗疏报康熙皇帝事件始末，并奏仓央嘉措“行为不端”非真达赖，请求“废立”。康熙尊重西藏内部发生的变化，只要他们忠君护法。他册封了拉藏汗，赐金印，并令拘假达赖喇嘛赴京。因他深知：假达赖喇嘛，也有达赖喇嘛之名，众蒙古皆服之。若为准噶尔部策旺阿拉布坦所迎，则西域蒙古就都倒向策旺阿拉布坦了。仓央嘉措在解经青海途中死去，有说被杀，有说病死，又有说没死，是“弃舍名位，决然遁去”了。拉藏汗立自己的一个非婚生子伊喜嘉措，为六世达赖。西藏僧俗上层因不满和硕特蒙古统治西藏，坚不承认，又找了一个名为格桑嘉措的小孩，奉为原六世达赖仓央嘉措的转世灵童。同样不满拉藏汗的青海蒙古各部也承认格桑嘉措为真正达赖喇嘛。
为了缓和青、藏争执，康熙命格桑嘉措暂往西宁塔尔寺，又以青海台吉与拉藏汗不睦，不便令拉藏汗独理西藏事务为由，派侍郎赫寿赴藏，“协同拉藏办理事务”，此清廷设置驻藏大臣之始。
康熙五十二年，康熙“照封达赖喇嘛之例”，给五世班禅以印册，封为“班禅额尔德尼”
（“班禅额尔德尼”的封号自此始），提高了班禅的地位，使之与达赖分权共管西藏教务，安抚人心，稳定局势。
