北伐军撤围后，便绕道济源，翻山越岭入山西，一路顺利通过垣曲、绛县、曲沃，于八月中旬进至平阳（今山西省临汾）、洪洞一带，受到清军的围追阻截。清廷命讷尔经额调兵控制正定、井陉等要塞，妄图把北伐军消灭于山西南部地区。北伐军因在山西受到严重拦截，无法前进，转向河南，经屯留、潞城、黎城，复入河南，攻破涉县、武安。八月二十七日，北伐军由山间小路突袭河南、直隶交界的临洺关，一举攻克军事重镇临洺关，讷尔经额所部清军（由怀庆回防直隶）万余人被击溃。接着，连下直隶沙河、任县、隆平（今隆尧）、柏乡、赵州（今赵县）、栾城、晋州（今晋县）、深州（今深县）。
北伐军进入直隶，直接威胁京城的安危，使清廷满朝震动。北京城内的官僚豪绅纷纷逃散。咸丰帝立即将讷尔经额革职，以胜保为钦差大臣，随后又任命惠亲王绵愉为奉命大将军、科尔沁郡王僧格林沁为参赞大臣，会同胜保调集军队阻挡北伐军。九月十三日，僧格林沁率领京营禁兵、蒙古马步军共4500名屯驻涿州，阻止北伐军向京师进军，并策应胜保军，企图在滹沱河南合击和消灭北伐军。
林凤祥、李开芳率领的北伐军经深州、献县、沧州，于二十七日占领天津西南的静海县城和独流镇，前锋进至杨柳青，进逼天津，从而使清王朝围歼太平军于滹沱河南的计划又告落空。
驻止待援
北伐军并没有像预想的那样得到休整。当时，天津守军虽然很少，但天津城内的官僚豪绅立即组织团练武装，决定破坏运河堤岸，引水环城，阻碍太平军的行动；与此同时，胜保率军赶到，僧格林沁也移营于天津西北之杨村（今武清），而且时已秋冬，北伐军粮尽衣缺，因此，北伐军占领天津的计划未能实现。
静海县城和独流镇均位于子牙河以东的运河线上，两地相距十八里。北伐军撤天津之围后，便退出杨柳青，在静海、独流两地驻扎下来，派人回天京求援，随后他们在这里筑木城、挖堑壕、建望台、埋地雷、竖木桩，坚守待援。
北伐军自咸丰三年（1853年）四月初从浦口出发，到十月二十七日占领静海、独流。
近半年中，北伐军一直长驱北上，直逼京津，掌握着作战的主动权，队伍也迅速扩大。但到达静海、独流后，在远离后方接应的情况下驻扎下来，等待援兵，从而陷入重围，被迫转入防御。直捣北京的目标更是无法实现。
屯居静海、独流以后，一方面由于北伐军将士多为南方人，对北方的气候不适应，另一方面，又受到胜保、西凌阿、僧格林沁的团团围困，形势非常不利。
最初，北伐军还是有力地抵挡了清军的进攻，胜保军虽然凭借优势的武器和充足的给养，多次进行围攻，但屡受重创，以致束手无策。北伐军也抓住有利时机，对清军实施反击，并击毙了率领火器营的副都统佟鉴和天津壮勇统领谢子澄等。由于久攻不下，胜保被清廷严加训斥，并派僧格林沁移营前线，与之合力围攻。
北伐军在静海、独流一带整整坚持了一百天，充分表现出坚韧顽强的战斗精神。但终因孤军深入，远离根据地，粮食、弹药均感困难，得不到后方的有力支援，又得不到当地群众的支持，不得已于咸丰四年（1854年）正月初八突围南走。
北伐军自静海、独流突围后，经大城县，于正月初九到达河间府之束城镇，并占据附近的桃园、西成、辛庄等六七个村庄，在这里稍作停顿。
僧格林沁和胜保当天就追到束城。不久，大队清军赶到，对北伐军继续实行包围。清军在四周挖掘深壕，设置鹿砦、木栅，防止太平军突围，并不时发起进攻。太平军在这里与清军艰苦作战，曾大量杀伤敌人。
北伐军在河间府束城镇驻守一个月后，因处于清军包围之中，粮弹给养又供不上，遂决定突围，于二月初九乘着大雾突破清军防守，离开束城镇，途经献县，于十一日抵达阜城。
阜城也是一个小邑，隶属于直隶。太平军除据有全城外，还占领城北的连村、对村、杜家场和城西南的塔露头村、红叶屯等村落，太平军就地取材，修筑防御工事、建造土垒，准备坚守。
北伐军进入阜城后，抗击着三万清军的不断围攻。不久，城北各村落入敌手。二月二十七日的战斗中，吉文元受伤牺牲，北伐军的处境更加严酷。幸好这时北伐军援军已过黄河北上，清廷即命胜保带领万余清军，赶往山东防堵，阻止援军的到来。这就减轻了对阜城的压力，使北伐军得以在此坚守两个月之久。
本来，援军在北伐军抵达天津后就应该北上。但由于天京外围及西征战场的形势均较紧张，援军未能预先筹组和即时派出，这就使得北伐军陷于被动局面，在万不得已的情况下，天京方面决定放弃扬州。但扬州被江北大营清军所困，守军曾立昌部难以撤出，于是由天京派出夏官副丞相赖汉英率部前往扬州外围接应。在十分艰苦的条件下，北援军由曾立昌带领北上支援。
北伐援军共15个军，7500人，由夏官又副丞相曾立昌、冬官副丞相许宗杨、夏官副丞相陈仕保等率领，但由于南方战事也吃紧，到咸丰四年（1854年）正月初七，才从安庆出发，经桐城、舒城、六安、正阳关、颍上，于二月初三到达蒙城。二月上旬，北伐援军入河南永城、夏邑，中旬转至江苏萧县西北的包家楼、蔡家庄一带，并占领丰县，二月二十一日入山东境。但担任掩护任务的二三千人未能渡河，退回河南永城，尔后转入安徽六安一带活动。鲁西地区兵力空虚，故北伐援军进入山东后，如入无人之境，连下金乡、巨野、郓城、阳谷、莘县、冠县，于三月初三直逼距阜城仅二百余里的漕运咽喉要地临清城下。援军一路上吸收了大批义军和游民，队伍迅速扩大，这时已扩充至三四万人。
奉命阻击北伐援军的胜保率部自阜城出发后，经故城入山东，于三月初七占据了临清城的有利地位。北伐援军一面阻击南下的胜保军，一面猛攻临清城。三月十五日，用地雷轰塌西南城墙两处，攻入城内，但城内粮秣弹药已被清军全部焚毁，仅得一座空城。
临清之战，消耗了太平军大量的兵力，也给了清廷调兵遣将的时间，他们很快集结兵力一万六七千人（内有马队4000余名），加上团练等约有二三万人。援军到达后，清军随即对临清形成合围，在清军的猛烈进攻下，援军屡战不利，不得不于三月二十六日放弃临清，南退至李官庄、清水镇一带，部队伤亡逃散者万余人。
北伐援军的到来使清廷甚为恐慌，咸丰帝惊呼“将毙，又添双翼”。但援军在临清作战失利后，领导层中对下一步的行动发生了激烈争论。曾立昌主张前往救援北伐军，解阜城之围，但许宗杨和陈仕保等置北伐军数万将士的安危于不顾，说援军人心动摇，北行恐多逃亡，不如南行。双方争论不休，最后南返的主张占了上风。四月初一，援军南退冠县，在清军的追击和地主武装的袭击下，被杀二三千人，沿途归附的义军和游民纷纷溃散。曾立昌渡黄河时淹死（一说自杀）;陈仕保渡河后在安徽凤台县境内阵亡。许宗杨只身逃回天京，杨秀清将其投入大牢。
咸丰四年（1854年）三月，天京方面又决定派燕王秦日纲再次组织增援，但秦日纲不愿北行。天京当局终因金陵、庐州（今安徽省合肥市）以及湖南方面战事十分紧张，无力抽兵而作罢。此后，北伐军只好孤军奋战了。
最后失败
咸丰四年（1854年）四月初九，北伐军由阜城突围东走，辗转占据了连镇等待援军。
连镇隶属东光县，横跨运河，分东西两镇，分别由林凤祥、李开芳率部据守。当天，僧格林沁的追兵将北伐军紧紧包围。北伐军为了另择一处牵制清军，便商定由李开芳率领经过挑选的600余人骑马突围南下。五月初二，李开芳率队自东连镇突围成功，过吴桥，入山东境，三日袭占高唐。但清军胜保部步步紧逼，北伐军扼守高唐州非常困难。
此时，北伐军被清军分成两截，力量变得更加弱小，留守连镇的太平军仅有六七千人，而僧格林沁则拥军二三万人。清军在连镇四周挖掘深壕、构筑土城，壕深宽各二丈余，土城高一丈五六尺，厚八九尺，上安抬枪、火炮。每隔一丈支帐蓬一座，设兵10名，严密围堵，企图将太平军困死。围攻数月，太平军进行了坚决的还击，使清军损兵折将，士气越来越低，以致僧格林沁不断受到清廷指责。但太平军毕竟久据连镇，粮食匮乏，仅以黑豆充饥，没有供给地，只能坐吃山空。于是，僧格林沁一面加紧军事进攻，一面开展诱降活动，北伐军前后出降者达3000余人。咸丰五年（1855年）正月初一，太平军放弃西连镇，集中力量防守东连镇。林凤祥利用僧格林沁的诱降阴谋，于正月初二，派萧凤山（原系清朝县丞）等90余人诈降清军，借机设法突围，打破清军的围困。但这项计划被清军识破，诈降的90余人全部被害。正月十九日，清军对东连镇发起总攻，集中炮火轰击木城。林凤祥在督战时身受重伤，士气大受影响。孤军奋战的太平军最终寡不敌众，清军攻破太平军的防线，太平军伤亡惨重。林凤祥受伤后藏于地道深处，后被清军搜获，解送北京，慷慨就义。
与此同时，扼守高唐州的太平军也正与清军进行着激烈的战争，胜保率马队300名先行到达，不久大批清军聚集高唐城外，使这支太平军又陷入重围。李开芳得知援军溃败，早已退出临清，而高唐城高池深，粮草充足，于是组织居民在城外立栅筑垒，开掘壕沟，并在城内挖掘地道多处，直通城外，准备依城固守。这时，胜保拥兵万余，先后用云梯、吕公车攻城，都被太平军击退，又用重炮轰击。太平军利用壕沟地道作为掩护，保存自己，并于黑夜抢修被敌人轰塌的城墙。以后，清军又采取挖地道、埋地雷的办法，也未能破城。
太平军凭借坚固的防御工事，利用夜暗袭击敌营，前后30余次，毙伤不少清军。
在争夺高唐的战役中，太平军尽最大的努力坚守城池，给清军重大打击，胜保先后受到拔去花翎和革职留任的处分。留守连镇的北伐军被歼灭后，清廷便将胜保调回京城问罪，命僧格林沁调军进攻高唐。
僧格林沁于一月二十三日选精兵8000余名，抵达高唐外围，使围城清军信心大增。此时，李开芳得知林凤祥部已覆没，决定放弃高唐，僧格林沁从俘获的太平军人员口中得到李开芳等急欲突围的情报后，便于一月二十九日夜，密令南面清军分开队伍，假装疏于防范，诱使太平军由此突围。李开芳没有识破敌人的诡计，于当日午夜率军南下。僧格林沁以马队500余名衔尾紧追，李开芳率军退到离高唐约五十里的茌平县冯官屯。
二月初一，僧格林沁率马队赶到，首先占据西边二村，然后在四面安放大炮，向冯官屯轰击，将房屋尽行轰塌。但是，仍然无法进入屯内。最后，僧格林沁决定采用水灌法，让大批民工挖一条全长一百二十余里的水渠（历时月余），引运河水至冯官屯。同时，僧格林沁一面用大炮轰，一面对太平军展开诱降活动。北伐军多次突围都未能成功。李开芳率80余人突围，被清军俘获，后解送北京，于四月二十七日遇害。
至此，北伐最后失败。北伐军在两年内横扫六省，转战五千里，但由于孤军奋战，后援不继，最终没有达到战略目的，但给了清政府以沉重的打击。
太平军西征
西征的主要目的，是控制长江中游地区，确保天京屏障和供给基地，发展在中国南部的势力。西征作战充分利用了水师的作战特点，并采取了攻城据守、设官安民等与北伐截然不同的做法。
咸丰三年（1853年）四月二十七日，夏官副丞相赖汉英率领首批西征军近万人，乘千余号船离开天京西上。五月初六克安庆。之后继续溯江西上，前往攻打江西省会南昌。
十八日占南康府，当地群众将清朝府县官员捆绑交给太平军，并积极进贡钱米等物。二十日，到达南昌城下，开始攻城。同时组织船队，征集粮食运往天京。然而由于主帅赖汉英过分轻敌，又不善捕捉战机，南昌久攻不克。国宗石祥祯、国宗韦俊等率军增援。但清方针对太平军的猛烈攻势，派湖北按察使江忠源督带的楚勇，会同向荣从江南大营抽调兵力前往救援，以卫护江西粮饷基地。西征军攻城历时93天不果，被迫于八月二十日撤围。赖汉英被召回革职。
紧接着，天王派翼王石达开于八月赴安庆一带安民并主持西征全局。南昌撤围的西征军退返长江后，沿江返回安庆，以加强安徽方面的兵力。一路于八月二十六日克九江，留殿右八指挥林启容镇守；其余军队继续前进，攻打湖北田家镇。大败清湖北防军和来援的江忠源和楚勇水、陆军后，西征军乘势于九月中旬占领了黄州和汉口、汉阳。十月初石达开命西征军东撤，以部分兵力退保黄州、蕲州一带，而以主力运载车辆辎重，返回安徽，与春官正丞相胡以晃、秋官正丞相曾天养等攻夺皖北。十月，连克桐城、舒城，进逼庐州。
清督办安徽团练、工部侍郎吕贤基兵败自杀。清廷又命江忠源为安徽巡抚，赶往庐州防守。
石达开于十一月初被召回天京，燕王秦日纲前往安庆代理。胡以晃主持皖北事务。十二月初十，太平军集中优势兵力，攻克庐州，江忠源投水自杀。太平天国在安徽20多个州县建立了自己的政权。
皖北得手后，太平军将目标转到对湖北的攻击。黄州前线兵力增至4万余人。咸丰四年（1854年）正月十五日，在黄州大破清军。清湖广总督吴文洺等殒命。十三日，太平军三占汉口、汉阳。随即兵分三路。韦俊与国宗石凤魁等率一万余人进围武昌。五月二十一日，由陈玉成率五百勇士攀城而上，再克武昌。陈玉成从此威名大震。老将曾天养分兵一万西取荆宜，攻占宜都、枝江、宜昌；少数人员甚至潜入四川，清兵又赶往巫山，将巫山封锁。分兵南下湖南的是春官副丞相林绍璋等人。他的主要对手就是曾国藩精心编练的战斗力极强的湘军。曾国藩为在籍侍郎，奉命帮办湖南团练，但他却全力编练一支不同于绿营的新式军队——湘军。四年（1854年）正月，湘军已练成陆营十三营，水师十营，并随即出动，迎战太平军。三月，太平军虽先在岳州、后在靖港两次击败湘军，使曾国藩愤欲自杀，但林绍璋率领的军队在湘潭被湘军包围，几乎全军覆灭。六月，败退岳州的太平军见湘军大举北犯，遂又命令进占常德、华容、龙阳各军（宜昌一带太平军先已南下与之会师）东撤以待敌。但大战结果，太平军又连续失利，十九日再弃岳州。这时，太平军的有力将领曾天养在城陵矶不幸战死，太平军被迫退出湖南。太平军在湖南战场上的失利，一方面是由于主帅林绍璋指挥无能，但也与太平军战线拉得太长，造成兵力分散有关，同时，武器装备落后于湘军也是一个非常重要的原因。正如曾国藩所说：“湘潭、岳州两次大胜，实赖洋炮之力。”林绍璋以覆军罪被革职。