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此时曾国藩正命令曾国荃和胡林翼正面攻击天京，天京久攻不下，慈禧太后非常着急，着同治皇帝数次连下诏令李鸿章前往天京支援。
李鸿章担心自已若是去了，曾家兄弟会觉得自已是在抢功，所以迟迟按兵不动。
但是帝命不可违抗，他再三思忖，决定掉头南下攻入浙江，结果惹恼了闽浙总督左宗棠，左上奏朝廷，告李鸿章“越境掠功“，由此开始，二人做了一辈子对头冤家。
五月十三日，李鸿章闻知湘军在曾国荃的好主意领导下，辛苦挖就的攻城地道将成，又因为朝廷一再催促，遂派刘士奇炮队及刘铭传、潘鼎新、周盛波等二十七营会攻天京。
十五日，曾国荃出示李鸿章发来的出兵咨札，激示众将曰“你们大家都看看，这是何物？！
这是李鸿章发来的出兵信！
别人就要来抢功劳了，我们艰苦卓绝地打了两年，你们甘心把功劳送与李鸿章吗？“
众将皆大声怒吼了“不愿意！愿尽死力，攻克天京!“
第二天，湘军终于攻克天京。
事后，曾国藩曾执手向李鸿章表示感激“愚兄弟的薄面，全依赖着你的保全啊！”
江苏肃清，湘淮军将帅均得加官进爵，李鸿章受封一等肃毅伯，赏戴双眼花翎。
太平天国失败后，在湘淮军的去留问题上，曾国藩与李鸿章采取了不同的做法。
曾国藩在攻下天京后不到一个月，就将他统率的湘军大部分遣散，当时，北方的捻军起义正如火如荼，曾国藩不顾清廷责成他再顾皖省军务的命令而毅然裁军，固然是因为湘军暮气已深，更重要的是，曾国藩担心功高震主，给自己带来杀身之祸。
而李鸿章则认为老师和我都应当与兵事相始终，留湘淮二军以防剿江南北，若大局布稳，江南江北匪患解除，仍可远征他处。他并进一步看到目前之患在内寇，长远之患在洋人，因此他主张保留湘淮军的用意，不止于靖内寇，更在于御外侮，显然比曾氏高处一筹。
同治四年(年)四月二十四日，剿捻统帅僧格林沁全军覆没于山东菏泽。
清廷即任命曾国藩为钦差大臣，北上督师剿捻，以李鸿章署理两江总督，负责调兵、筹饷等后勤事宜。
曾国藩一到前线，即采用刘铭传、李鸿章等拟定的方针，决定“以有定之兵，制无定之寇“，在安徽临淮、河南周口、江苏徐州、山东济宁四镇屯扎重兵，一省有急，三省往援。
后来，曾国藩又在运河、黄海、沙河和贾鲁河一带分兵设防，实行“画河圈地“之策。
但是，一方面，当时捻军正值势旺，作战快速多变，枯守堵御一时难以奏效；另一方面，曾国藩也无法有效指挥淮军。
因此，历时一年半，曾国藩督师无功，清廷不得不于五年(年)十一月初一，改命李鸿章为钦差大臣，接办剿捻事务，令曾国藩仍回两江总督本任。
李鸿章上任后，淮军继续扩军，李昭庆所部一军扩至营，名武毅军此外，又借调唐仁廉马队营。合计剿捻兵力达万人。
李鸿章首先决定倾全力对付东捻军。
他虽然仍坚持采用“以静制动“的战略方针，但鉴于曾国藩分防太广，难以奏效的教训，改为扼地兜剿的战法，即力图将捻军集中之于山深水复之处，然后弃地而走以诱其深入，然后各省之军合力，三四面围困之。
此时捻军分裂为东西二路。
年十月，东捻军为李鸿章所灭，李鸿章因功赏加骑都尉世职
年六月底，西捻军也为李鸿章所灭，清廷开复李鸿章迭次降革处分，并赏加太子太保衔，授湖广总督协办大学士。
年，天津教案发生，李鸿章接替曾国藩出任直隶总督，兼任北洋通商大臣，建天津机器局。
这期间，在连年征战之余，李鸿章没有忘记他发起的洋务运动。
年，也就是同治十一年底，李鸿章抓住时机，督办创立了轮船招商局。
这是中国第一家民营轮船公司，也是中国近代最大的民用企业。
它承揽了朝廷“官物“运输一半的运量，而其随后展开的客运业竟挤垮了英美合办的旗昌公司。