1859年4月，洪秀全的族弟洪仁玕由香港抵天京，颇为洪秀全所器重，不久即被封为“干王”，总理朝政。洪仁玕撰写了《资政新篇》等著作，在政治和经济方面提出了一些改革措施，使太平天国的领导力量有了某种程度的加强。但洪仁玕的被重用，引起了一些“老兄弟”的不满。洪秀全便加封前军主将陈玉成为英王，加封李秀成为忠王，使这一矛盾基本上得到了解决。
再说清军江南大营自1856年被攻破后，于1858年年初复建，统帅为和春，张国梁帮办军务，是年冬于天京城外挖掘长壕，“自城北之上元门，至西路之三汊河、乐心寺江干止，共长一百三四十里，大小营盘一百三十余座，兵勇约四万有奇”。大营设在沧波、高桥门之间。
为了打破清军对天京的包围，李秀成一再向洪秀全强奏，要求率军离开浦口，设法攻打江南大营，以解天京之围。这一要求最后得到了洪秀全的应允。关于如何解围问题，李秀成建议：率部“伪装缨帽号衣，一路潜入杭、湖二处”，攻敌之所必救，以吸引和调动江南大营清军；当出现上述情况时，立即放弃浙江杭州和湖州（今吴兴），由小路回师天京，围攻江南大营。而英王陈玉成，则在皖北实施佯攻，以掩护江南之作战行动。整个作战由李秀成负责组织实施。洪秀全同意了。
1860年3月11日，李秀成所率精兵进至杭州城外。当时杭州城除满营外，仅有兵勇2800余名。19日太平军轰塌清波门城垣，由1350人组成的先锋队立即冲入城内，攻占杭州，杀死浙江巡抚罗遵殿等多人。唯杭州将军瑞昌等踞守的满城，未能攻下。
江南大营统帅和春得知太平军入浙，立即派总兵张玉良等率兵由六合往援。咸丰帝深恐失掉浙江这个财赋之区，严令和春增调劲旅赴浙。和春只得遵旨加拨援兵，前后共抽调了13000人，统归张玉良率领。太平军攻陷杭州4天之后，张玉良所率援兵才到达杭州城外。
李秀成见调动江南大营清军的目的已经达到，便于在城内遍插旗帜以为疑兵，连夜撤出杭州，率军疾驰北返，沿路攻占了江苏高淳、溧水、溧阳、句容等地。
当李秀成率军回师天京之际，在皖北执行佯攻任务的陈玉成、吴如孝等率军由全椒南下，于4月底渡江，经江宁镇抵板桥、善桥一带。
4月底，各路太平军抵达天京外围，众达十余万人，在扫清清军外围据点后，随即准备总攻江南大营。总攻部署是：李世贤部自北门洪山、燕子矶，李秀成部自尧化门，刘官芳、陈坤书部自高桥门，杨辅清部自雨花台，陈玉成部自善桥方向，五路并进。天京城内的太平军则由城内出击，配合援军夹攻清军。
5月2日，太平军发起总攻。是日天气晴朗，但从当晚开始降雨，连日不止，太平军冒雨连续进攻。
5月4日，陈玉成部于上河镇、毛公渡一带搭造浮桥数道，进攻清军的外墙。城内太平军见外援已到，也纷纷出击，抛掷的火罐落入清副将雷安邦的营内，引起火药轰发，清军纷纷外逃，一时人声鼎沸，乱作一团，附近清营闻之，也纷纷撤出营外；外地逃来的难民见清兵溃退，也扶老携幼号哭道旁，一片混乱。城内城外的太平军乘着敌人的混乱，加强攻势，半日之内，大营西半部的50余座营垒全行攻破。总兵黄靖、副将马登富、雷安邦等均被击毙。张国梁闻西路有变，便赶来救援，见营盘已失，西部防线已溃，只得从原路退回，破坏了上方桥，准备固守大营东北半壁。太平军突破敌西南长壕，内外会师，重围已解，士气更高。
这时清军兵勇大半溃逃，大营势危，幕僚们建议暂退镇江，但和春不许，说：“今上方桥以南既为贼有，我军驻扎小水关，地面不宽，守之尚易，即可进剿，何必退往镇江”，“如贼来扑我，唯有一死而已，不必多言”。
未几，太平军已攻至孝陵卫街口，钟山南麓也到处起火，幕僚们才把和春唤醒，穿衣上马出营，狼狈逃奔，于6日晨至石埠桥，搭江船逃往镇江。围困天京两年多的江南大营，又被摧毁。太平军缴获了大量的枪炮、火药、铅子，以及白银十余万两。
二破江南大营是太平天国战争史上最成功、最典型的一个战役；是由洪仁开、李秀成周密组织的一个完整而巧妙的计划，确是太平军的“得意之笔”。