1853年5月，北伐军出发不久，太平天国高层又派胡以晃和赖汉英率水陆军从天京出发，溯长江西征，历时近3年，其过程可分为“顺利进攻”，“受挫退却”，“转败为胜”和“战略反攻”四个阶段。

顺利进攻阶段。

西征开始后不到一个月，太平军就连克安徽数城，占领了江北重镇安庆。接着，胡以晃坐镇安庆指挥，赖汉英等进军江西，攻城略地，直抵南昌城下。西征军与清军在南昌交战一月余，互有胜负，僵持不下，各自不断增兵，相持状态又持续了数月，最后鉴于久攻不下，杨秀清下令撤围。西征军于9月撤离南昌，分兵两路进攻湖北和皖北，同时翼王石达开奉命至安庆，接替率兵攻皖北的胡以晃主持西征事宜。

湖北方面军首先攻克九江，又于田家镇击溃清军，使入鄂之水陆门户洞开，随后连克湖北重镇，直趋武汉。10月，太平军第二次攻占汉口、汉阳；11月，为集中兵力进攻安徽，西征军撤离武汉，主力转向皖北。进攻皖北的西征军于12月围困庐州，并击溃清军援军，使得清军其它各路援军畏战不前，一直到1854年1月才完成集结。趁此机会，太平军从容部署攻城，最终全歼守军，占领庐州。太平军攻占庐州后，不仅夺取了天京的西部屏障，而且为北出鲁豫，西进湖北，南援安庆提供了战略保障。但是，此后庐州太平军大部被调往湖北战场，没有追歼战败清军，这使得清军有喘息之机并逐渐集结军队，形成了对庐州的长期围困。

1854年2月，西征军在湖北取得堵城之捷，随即第三次攻占汉口、汉阳，并进围武昌；同时，又分兵南北两路进攻湖南长沙和湖北荆襄。北路太平军连下湖北数城，攻占宜昌，后又弃之南下进入湖南与南路太平军会师。南路太平军水陆并进，也是势如破竹，但在这里他们遭遇了后来覆亡了太平天国的曾国藩湘军的阻击。

早在1852年太平军出广西、进湘鄂之时，清政府就已经感到绿营和八旗军兵力不足，便饬令各省举办团练（也就是训练地方“私人”武装），允许并依赖汉族地主武装，曾国藩就是参与团练的人之一，后来，他组建了一直新的军队，即“湘军”。湘军的体制和当时八旗军和绿营军不同，具体有什么不同，这里不详细说，但总之这支军队的战斗力很强，而且是曾国藩的私人武装，它实质上是中国近代的第一个“军阀武装”，破坏了当时清政府在军权上的统一。

1854年3月，当南路太平军进入湖南时，曾国藩的湘军粉墨登场，成功完成了阻截任务，使得太平军一度撤回湖北。4月，太平军卷土重来，击溃湘军水师，一方面扼守靖港，一方面长途奔袭湘潭，意图南北夹击长沙。起初，太平军成功占领了湘潭，但湘军援兵随后而至，经激战，湘潭失陷，太平军损失惨重；与此同时，曾国藩还亲率兵马进袭靖港，目的是想让太平军首尾不能相顾，谁知却被太平军打的狼狈不堪，湘军水陆皆败，战舰损失惨重，曾国藩羞愤交加，两次投水自杀，皆被随员救起，最后狼狈逃回长沙。

太平军虽在靖港获胜，但却无法抵偿湘潭之战所遭受的损失。此后，太平军为保湖北，集中兵力进攻武昌，终于在1854年6月占领武昌。

受挫退却阶段。

湘潭、靖港之战，湘军损失也很严重，经过修整和补充，湘军于1854年7月自长沙北上，再次发动进攻。湘军以湖南为大后方，水陆并进，很快击败太平军，进占岳州，然后又挫败太平军的反攻，重创之；8月，曾国藩亲临岳州，指挥部下顺流而下追击太平军，结果因下游水急，进易退难，舰队难以控制，遭到太平军伏击，湘军主帅阵亡，船只枪械损失近半。接着，太平军乘胜反击，但接战不利，被湘军击败，不得不撤退，后又经过数日相持，不得已撤兵到武汉。

1854年10月，尾随而至的湘军调遣主力对武汉三镇发动了总攻，刚刚吃了败仗、损失惨重、士气低落的太平军水陆两线同时战败，湘军占领了武汉。湘军占领武汉后，声名大噪，得到清廷的褒奖，曾国藩也开始筹划大举东犯；太平军方面，东王杨秀清紧急派遣燕王秦日纲统理西线军务，组织防御。11月，湘军自武汉出兵，水陆并进，夹江东向，一路势如破竹，于12月突破太平军田家镇、半壁山防线，不仅重创了西征的太平军，而且盘踞了足以威胁天京的上游有利位置。

转败为胜阶段。

湘军攻占田家镇、半壁山后，水师前锋进至九江，太平军接战失利，退出安徽。1855年1月，翼王石达开抵达湖口，曾国藩也进抵九江城外。随后，湘军集中兵力攻击九江，遭到太平军的顽强抵抗，一时难以得手，只得攻击其周边，以求“削枝弱干”，不料又遭失利，于是又改攻湖口，以借水师优势先破鄱阳湖太平军水营，断其外援，而后再攻九江。不料，湖口之战，湘军大败，退至九江江面，太平军大举反攻，袭击泊于江中的湘军水师，焚毁大量战船，甚至还缴获了曾国藩的坐船，曾国藩乘小船逃走，再次寻死，被部下劝止。

战略反攻阶段。

太平军取得湖口大捷后，扭转了西征战场上的被动态势，粉碎了曾国藩夺取九江、直逼金陵的战略意图。1855年2月，石达开决定乘胜发起反攻，秦日纲、陈玉成率部西进，一路攻城拔寨，迅速占领汉阳；3月下旬，秦日纲、陈玉成部占领武昌；太平军其它各路也都在安徽、江西等地取得一定胜利。随后，陈玉成率兵进军鄂北，而清军则在6月组织反攻武昌、汉阳，被太平军击败。

西征军在湖北战场上奋力作战时，石达开等也率领本部兵马在江西、安徽一带与湘军周璇，威胁曾国藩的南昌大营，以牵制当地湘军，并吸引湖北湘军，减轻湖北太平军的压力。1855年12月，石达开与从广东北上的天地会武装联手，对坐镇南昌的曾国藩发起进攻，曾国藩急调围攻九江的湘军回援南昌，并调鄱阳湖内水师防守赣江，于是九江就此解围。

1856年3月，石达开集中兵力围攻江西军事要冲樟树镇，曾国藩惊恐万分，急调各路湘军支援江西战场。就在南昌指日可下时，洪秀全、杨秀清从西征战场大量抽调太平军回救天京，4月，石达开率部回援天京。此后，江西太平军基本上停止了进攻，从而给了困处南昌的曾国藩以绝路逢生的机会，而太平军的西征作战，至此也就告一段落。

太平军通过历时三年的西征，占领和保住了天京上游的安庆、九江、武汉三个重镇，以及安徽、江西、湖北的部分地区，在军事上使天京有了可靠的屏障，在经济上保证了天京的粮食供应，为日后斗争创造了条件。但是，由于种种战略错误，太平军未能歼灭尚处于初建阶段的湘军，留下了后患，最终为此付出了极其惨痛的代价。