乾隆年间，辉特汗阿睦尔撒纳与准噶尔汗达瓦齐为争夺厄鲁特四部的统治权互相残杀，阿睦尔撒纳兵败，不得已率所属2万多人归顺清廷。达瓦齐贪婪残暴，到处攻城掠地，遭到厄鲁特四部人民的反对。
为了解决这一问题，乾隆二十年（1755），清政府派班第为定北将军，阿睦尔撒纳为定边左副将军为一路，另命永常为定西将军为一路，进军伊犁。准噶尔部台吉、宰桑纷纷归降，达瓦齐见大势已去，率军逃往格登鄂拉。清兵两路追击，达瓦齐被迫逃往南疆，后被维吾尔族军民捉获，送至清廷。
阿睦尔撒纳是在势穷力竭的情况下投归清王朝的，他的野心不仅要攫取准噶尔部汗位，而且要做漠西厄鲁特蒙古的“四部总台吉，**西域”。因此，尽管清廷晋封他为双亲王，给予双倍俸禄，亦不能遏止其野心。于是，乾隆二十年（1755）阿睦尔撒纳在伊犁公开发动叛乱。
阿睦尔撒纳的叛乱，使清军措手不及，驻守伊犁的定北将军班第兵败自杀。不久，喀尔喀蒙古的青滚杂卜郡王亦起兵叛清。西北边疆一时变乱四起。乾隆帝采取各个击破的策略，先派军队平定了喀尔喀蒙古青滚杂卜的叛乱，然后西向平定阿睦尔撒纳叛乱，经过一年多的战争，清军进驻伊犁。叛军头目阿睦尔撤纳早与沙皇俄国相勾结，兵败后投奔沙俄。清廷认为“俄罗斯既已收留叛贼，必且抚而用之”，事后必然是西北边陲不得安宁的祸根，因此通过理藩院一再通牒沙俄，将阿睦尔撒纳送回。沙俄托辞推诿，不予交回。直到阿睦尔撒纳患天花病死之后，在清廷的强硬交涉下，沙俄才不得不把阿睦尔撒纳的尸体送交清朝政府。
从康熙二十九年（90）噶尔丹进攻开始，中经策妄阿拉布坦侵藏，到乾隆二十二年（1757）阿睦尔撒纳叛乱失败为止，历经康熙、雍正、乾隆三朝，前后67年。清廷为了平定准部，不断用兵西北，耗费了大量人力和物力，增加了人民的负担，但对准噶尔部的平定，有利于多民族国家的统一，巩固了清朝政府对西北边疆地区的统治，打击了沙皇俄国的侵略势力。
定乱安回
乾隆二十二年（1757），天山南路维吾尔族上层首领波罗尼都、霍集占，即所谓大小和卓兄弟发动叛乱，史称大小和卓叛乱。
康熙十年（71），准噶尔汗噶尔丹出兵占领了天山南路，将当地的“回部”（维吾尔族）首领阿布都什特扣押到伊犁，并对当地的维吾尔族人民实行残酷的政治压迫和经济剥削。康熙三十五年（96），噶尔丹被清廷击败，阿布都什特得以解脱，清廷护送其返归南疆叶尔羌，管辖南疆“回部”事务。阿布都什特死后，其子玛罕木特继位，因欲极力摆脱准噶尔部的控制，被准噶尔汗策妄阿喇布坦俘劫到伊犁，并禁锢起来。玛罕木特长子波罗尼都，次子霍集占也同时被押解伊犁禁锢。
乾隆二十年（1755）清军打败达瓦齐，占领伊犁，波罗尼都、霍集占兄弟同时获释。清廷将波罗尼都送回南疆叶尔羌，继续管辖“回部”事务，而留霍集占于伊犁，管辖伊犁地区的维吾尔族事务。阿睦尔撒纳在伊犁发动叛乱时，霍集占助纣为虐，参与叛乱。清廷迅速平定阿睦尔撒纳叛乱，霍集占逃亡南疆，投奔其兄波罗尼都。
波罗尼都自返归南疆叶尔羌后，与清廷一直保持密切关系，一切“听候大皇帝谕旨”。但霍集占逃归南疆后，以“准噶尔已灭，近地并无强邻，收罗各城，可以自立”煽惑波罗尼都。在霍集占的蛊惑之下，波罗尼都终于赞同其弟之议，杀害了清廷派往南疆库车执行招抚使命的副都统阿敏道，于乾隆二十二年（1757）兴兵作乱，欲图独据回疆。
清廷得悉霍集占兄弟叛乱后，于乾隆二十三年（1758）五月，以都统雅尔哈善为靖逆将军，率领清军以及维吾尔族阿奇木伯克鄂对所统领的维族士兵1万余人，由吐鲁番出发前往镇压。战争开始，大小和卓曾迷惑了数十万维吾尔族群众参与其中，但霍集占叛乱破坏了当时南疆刚刚安定的局面，把维吾尔族人民又重新推入水深火热之中，所以很快大批维吾尔族伯克、人民纷纷逃离叛军大小和卓，归顺清帝。清军占库车时，霍集占弟兄逃至阿克苏和乌什，当地维吾尔族首领闭城不纳，只好又返叶尔羌，波罗尼都则占喀什噶尔，互成犄角之势。清廷调定边将军兆惠率军南下，先攻叶尔羌。由于清军长途跋涉，兵员又处于劣势，致使兆惠所率的三四千士卒被回军包围在叶尔羌城东黑水营达三个月之久。
乾隆二十四年（1759）初，清定边右副将军富德所率援军到达，方解黑水营之围。是年六月，清军分两路出击，兆惠率军由乌什取喀什噶尔，富德率军由和阗取叶尔羌。在清军的强大攻势之下，霍集占兄弟弃城夺路西窜，部属纷纷归降，最后在伊西洱库河谷叛军几乎全部被歼。霍集占弟兄逃入巴达克山部，为其首领擒杀，后献尸清廷。大小和卓叛乱被彻底平定。
清廷在平定天山北路准噶尔部和天山南路的“回部”之后，随即采取一系列措施，加强清廷对新疆的统治。
首先强化新疆地方的统治机构，乾隆二十七年（1762）设置“总统新疆南北两路事务”的伊犁将军，驻扎伊犁，统辖全疆军政事务。然后在新疆北路设置乌鲁木齐都统和塔尔巴哈台参赞大臣，管辖乌鲁木齐、巴里坤、吐鲁番、塔城诸处军政；又在新疆南路设置喀什噶尔参赞大臣，下辖叶尔羌、和阗、英吉沙尔、乌什、阿克苏、辟展、巴里坤、哈密等处的办事大臣，以及吐鲁番的领队大臣。对于天山南路的“回部”维吾尔族聚居区，仍承袭原有的伯克制，各城仍设阿奇木伯克（即正城主）和伊什罕伯克（即副城主），但均由参赞大臣奏请皇帝简放，品级自三品至七品不等，管理当地的回城民政事务。
其次，为了发展新疆经济和加强对新疆地区的统治，清廷在新疆各地大力开展屯田。东起巴里坤，西至伊犁河，广泛垦田开荒。早在康熙、雍正年间用兵准噶尔时，即于新疆屯田，乾隆年间，屯田范围日广。据不完全统计，乾隆三十一年（1766）仅新疆绿营军的营屯亩数已达179290亩；到乾隆四十年（1775）时，仅新疆募民屯垦的户屯亩数已达280253亩。在大兴屯田的同时，为了繁荣工商业，清廷在阿克苏设铸钱局，铸造“乾隆通宝”铜币，发行新疆各地。再次，新疆地处西部边陲，交通不便，为了及时传递消息，清廷在天山南北主要交通线普遍设立“军台”。
