早在1850年，左宗棠在“湘江夜晤”中，听了林则徐“欲求数十百年长治久安，不能光靠一时战功”的告诫。因此对于新疆在用兵的同时，极力主张建省。
尤其是在新疆内忧外患无穷、有全境沦于异域的危险，而朝廷庸官污吏一片放弃新疆的喧嚣声中，左宗棠不避艰险，从东南沿海移节“糜烂”的西北，收拾残局，在宦途中迈向新的征程。他坚韧不拔地主张在新疆设置行省，以利新疆长治久安，便是他对巩固西陲的一片赤诚的集中表现。
1877年4月23日（光绪三年三月初十），西征之师发动了春季天山战役，克复达坂城、吐鲁番和托克逊三城。清廷接到捷报后，于6月20日谕令左宗棠对新疆问题“通盘筹画，一气呵成”。
7月26日，左宗棠便呈奏了《遵旨统筹全局折》，首次正式向清廷论证了新疆建省的必要性。他从历史上旁征博引，说明了新疆战略地位的重要性。
左宗棠在奏折中又进一步强调：新疆是个宝藏富饶之区，为杜绝俄、英觊觎，义师西征，使“旧有之疆宇还隶我方”，规复全疆指日可待。欲求数十百年长治久安，不能光靠一时战功。强调指出：“至省费节劳，为新疆画久安长治之策，纾朝廷西顾之忧，则设行省，改郡县，事有不容已者。”他又以乾隆坚定不移地在新疆推行军府制，佐证根据时代的变迁新疆建省的必要性。
为了筹划建省的一些细节，他请清廷饬命户、兵两部，将新疆的旧章案卷驰发给他供稽考。清廷对左宗棠的这番剖腹之言，认为很有见地，命令他督饬将士克期收复南疆。
收复南疆大功即将告成，清廷于1878年2月5日（光绪四年正月初四）询问左宗棠：“新疆政设郡县行省，原设的办事及领队大臣应否简放？”说明清廷对新疆设省与否仍游移不定。左宗棠在接到御旨前，于2月7日又一次提出新疆建省“虽久安长治之良图，然当创始，关系天下大局，非集内外臣工之远猷深谋”，才不致有所失误。为了实现新疆建省的愿望，他提出恢复四百多万两的协饷旧额。清廷认为内外臣工不熟悉新疆地方情形，未必能拿出定见，仍令左宗棠“将何处应设省城？何处分郡县？及官缺兵制，一切需用经费，要以章程具奏”。李鸿章对左宗棠的新疆建省主张，在一旁窃窃私议，以为此事头绪纷繁，“穷天下之力，犹虑莫殚莫究”。号称“八旗名士”的李云麟，也写了《论新疆建省》一文，提出了不可建省的八大理由。其中谓“维、蒙两族落后，不可施以郡县之治”，并对左宗棠进行人身攻击。接着，又就此事连奏三本，虽未获准，却有不达目的誓不罢休之势。
1878年11月16日（光绪四年十月二十二日），左宗棠针对李鸿章等人的非议和清廷的疑虑，上奏《复陈新疆情形折》。在这份著名的奏折中，左宗棠洋洋洒洒地历陈新疆“地不可弃”、必须建省的种种原因。
1880年5月26日（光绪元年四月十八日），左宗棠为了抗击沙俄拒不交还伊犁，从肃州起程进驻哈密之日，上奏《复陈新疆宜开设行省请先简督抚臣以专责折》。这个奏折是经左宗棠与新疆大员及陕甘总督等协商拟就的，提出了新疆设行省置郡县的具体方案。“拟乌鲁木齐为新疆总督治所，阿克苏为新疆巡抚治所”，天山南北两路，拟设五道、四府、五州、二十一县。为了根据实际情况“兴革诸务”，他又派熟悉吏事的陈宝善到新疆各地考察。同时又保留“治外则军府立，而安攘有籍”，这是对满蒙贵族的退让之策。清廷仍以未收回伊犁为借口，将这一建省方案再次搁置不议。
1882年9月16日（光绪八年八月五日），翰林院编修刘海鳌，针对接替左宗棠主办新疆事的刘锦棠、谭钟麟、张曜奏靖新疆变通官制、营制各折，居然上奏反对新疆建省。他认为新疆地广人稀，物产车饶，当务之急，可化兵为农，使冰天雪窑之地变为锄雨犁云之乡，因此他的结论是：“郡县未可遽设，屯田可以专办。”
1882年10月18日（光绪八年九月七日），左宗棠已调任两江总督，仍然是“身居江表，心系西陲”。他以十分迫切的心情，上奏《新疆行省急宜议设防军难以遽裁折》，综述自己历次关于新疆设省的建议。他指出，朝廷曾答复收回伊犁后再筹建省，现伊犁已于先年收回，久沦异域的各族人民渴望新政，天山南北经三年的实力筹办，气象一新，新疆强邻环伺，“他族带处，故土新归，治风治外，事同革创，非规模早定，废坠难以自兴，非体统特尊，观听无从而隶。”若新疆只设道员，由陕甘总督遥制，实则鞭长莫及，新疆设省大计早定，其利有五：一是杜绝外人觊觎；二是外交上防患于未然；三是壮军威，固边防；四是有利实施教化；五是有利善后建设。同时，他警告朝廷，若是担心新疆建省有所劳费，而拖延不办，会使前功尽弃，内忧外患纷至。这就为刘锦棠等人继续进行改省设郡县，进行了声援。于是清廷被迫原则同意新疆改建行省，先是陆续设置郡县。
至此，左宗棠为新疆建省五上奏折，可谓煞费苦心。在1882年10月18日第五次上的奏折，总算被批准了。经过几年准备之后，终于在1884年11月17日（光绪十年九月三十日），清政府正式发布新疆建省上谕。
清政府在发布新疆正式建省上谕时，又任命湘军主将刘锦棠为甘肃新疆第一任巡抚，仍以钦差大臣督办新疆事宜，调魏光焘为甘肃新疆布政使。1820年，龚自珍写《西域置行省议》时曾预言：“五十年中言定验，苍茫六合此微言。”历经艰难曲折之后，终于实现了龚自珍、林则徐、左宗棠等目光如炬的臣子们的夙愿。
清朝对天山南北各地的政治统一，顺应了包括西域各族人民在内的全国人民渴望结束分裂、要求实现国家统一的愿望和时代发展趋势，是自秦汉以后两千多年来西域诸地与祖国内地统一关系的发展和必然的归宿，体现了新疆历史过程中政治经济文化发展的内在要求和客观规律。复疆建省是新疆的大事，亦是全国的大事，具有重大而深远的历史意义。
首先，从行政体制来看，新疆建省设道府州县，在行政体制上与内地一致，这不仅加强了新疆与内地的联系和往来，有利于进一步加强国家的统一和民族的团结；而且，因为军府制是“军府虽设，文治阙如”，“治兵之官多，治民之官少，求其长治久安必不可得。”现在军政大权归于巡抚，巡抚统领军政事务，既管军又理民，使军政民政相互依存和促进，加强了中央对地方的管理，也有利于新疆的建设和发展。
第二，从社会制度来看，新疆建省取消了清朝乾隆设伊犁将军府时各地保留的札萨克制和伯克制。这些封建王公伯克，“狎玩其民，辄以犬羊视之，凡有征索，头目等辄以官意传取，倚势作威，民知怨官，不知怨所管头目也”。这些陈腐制度造成了封建王公伯克“鱼肉乡民，为所欲为，毫无顾忌”，残酷压榨群众，严重阻碍社会经济发展。左宗棠在1878年就说：“新疆议开行省、设郡县，原以回目人等苛虐营私，维民无可告诉，不得同为王民，共沾圣泽起见。”1879年，他在谈到“新疆地方因俗施治、政教未行”时说：“非革除旧俗，渐以新风，望其长治久安，事有难言者。”
他对王公伯克从政治上加以限制，将其置于地方行政官员管辖之下，又从经济上清丈田亩，将按丁索赋改为按亩征赋，使王公伯克在政治上失去权势，又在经济上无存在的基础。新疆建省后，刘锦棠于1886年12月（光绪十二年十一月）在奏折里又提出：“非裁去回官，实无以苏民困而言治理。”次年，清政府正式批准：将“所有伯克名目全行裁汰”。
长期危害群众利益，阻碍新疆社会经济发展的伯克制终被废除。因此，新疆建省既是政治改革，又是社会改革。
第三，从工农业生产来看，新疆建省极大地促进了工农业生产的发展。左宗棠在新疆建省过程中，采取轻徭薄赋和与民休息的政策，使“数年以来，荒芜渐辟，户口日增，地方渐有起色”。
新疆建省后，这些政策继续推行，成绩更为显著。
在农业方面，挖井修渠，招民屯垦，成绩显著。如1887年（光绪十三年），哈密和北疆的奇台、精河等9县计招屯田户1090户，南疆新垦地达19000余亩，《新疆图志》记载：“中兴以来，改设郡县，变屯田旧法，垦地至一千万余亩。”新疆垦地面积在1843-1852年间只有1366990亩，1885年后就增加到11480190亩。在工业方面，设厂开矿，改革生产技术，促进生产发展。新疆矿藏丰富。左宗棠在建省前就允许私人开矿设厂。建省后各地设厂开矿，特别是改革省工艺局，拓地建厂，购机器制造火器、电灯、镪硷，延师开采石油，“借此抵制俄英外来之利”。“新疆数千年墨守窳陋之习，为之一变。”
第四，从对外关系方面来看，新疆地处祖国西北边陲，既是俄英剧烈争夺和觊觎的场所，又是中亚反动头目和失意农牧主进行分裂割据之地，影响西北、乃至全国的安危。新疆建省，加强了中央对新疆的管理，减少了内部分裂割据的隐患，增强了国家的统一和民族的团结，从而也增强了抵御外来侵略的力量。
左宗棠在1878年年初曾说：“此次军威甚壮，想可保数十年无事。”新疆建省后的一段较长时间里，新疆外来的侵略多未得逞，内部亦未出现大的动乱。
所以说，左宗棠督军收复新疆和在新疆建省，是新疆近代历史上的一个重大转折，对新疆、西北和全国都有重大而深远的历史意义。
“复疆”是“建省”的前提，“建省”是巩固和发展“复疆”战果的根本举措和体制保证。新疆建省以及后来在台湾建省，左宗棠都是首议者。他呕心沥血的创议上奏，达先后五次，核心问题是要维护祖国边疆稳定，加强边塞与海防的安全，显示了他的远大政治眼光，其功之伟，超越前代，这是左宗棠最值得我们后人敬仰的伟绩之一。
总之，左宗棠主张新疆建省，功不可没、功在千秋。