石达开出走后，安王洪仁发、福王洪仁达掌握了太平天国的军政大权。由于他们毫无军政才能，朝中文武大臣不服。1857年10月，洪秀全改以蒙得恩为正掌率①，陈玉成为又正掌率，李秀成为副掌率，代替安、福二王执政。次年，洪秀全又提拔了一些年青将领，恢复了早期的五军主将制，封陈玉成为前军主将，李秀成为后军主将，李世贤为左军主将，韦志俊为右军主将，蒙得恩为中军主将兼正掌率，掌理朝政。①这些措施，对稳定政局起了一定作用。然而，在军事上，太平天国当时面临的形势仍然是十分严酷的。继1857年底镇江、瓜洲失守之后，1858年1月，江南大营的清军进扎天京高桥门、龙脖子，进逼秣陵关；江北大营则于1858年春移驻天京对岸之江浦、浦口，会同江南大营，缩小对天京的包围圈。同年5月，九江失守，天京的西面屏障安庆也受到湘军的直接威胁。直至同年9月和11月太平军取得二破江北大营与三河镇大捷之后，形势才为之一变，基本上扭转了天京内讧以来太平天国在军事上萎靡不振的局面。
一、枞陽会议
为解天京之围，李秀成于1858年3月底请命出京，途经芜湖，与其弟李世贤商定，“一人敌南岸，一人敌北岸”②。不久，李秀成自率部将陈坤书等五千余人，分别由芜湖和东梁山渡过长江，齐集含山，于5月8日再克安徽和州（今和县），接着又连占全椒、滁州（今滁县）、来安。
由于天京被围日紧，南郊板桥、大胜关已被敌攻陷，七桥瓮、印子山、雨花台也处于敌军的直接威胁之下。李秀成日夜焦虑，在全椒加紧操练部队，准备先扫清江浦、浦口之敌，以安定天京人心。6月5日，他率兵五千余人自全椒进扎江浦大刘村，拟取道桥林进攻江浦、浦口。次日，江北大营统帅德兴阿督军万余进攻大刘村。时适大雨滂沱，太平军疏于戒备，以致寡不敌众，初战失利，损失千余人，新旧营垒十三座尽失。这使李秀成意识到，单凭一军之力，难解天京之围，于是行文各路将领，约定在安徽枞陽举行会议，共商救京办法。
8月上旬，李秀成与陈玉成、李世贤等将领于枞陽商定：先由陈玉成、李世贤等率部攻克安徽庐州（今合肥市），然后由吴如孝率部在庐州东北一带活动，牵制胜保所部清军，陈玉成则率主力速进滁州东南的乌衣镇一带，会同李秀成部全力进攻江北大营。
枞陽会议使李秀成、陈玉成等人“各誓一心，订约会战”，并制定了较正确的作战方针，为再破江北大营以解京围奠定了基础，因而在太平天国后期战争历史上具有相当重要的意义。
二、再克庐州与二破江北大营
1858年8月11日，陈玉成、李世贤、吴如孝三部联合行动，由舒城三河镇向庐州逼进。当时，新任安徽巡抚翁同书尚未到任，庐州城内仅有清军数千，由副都统麟瑞督率驻守，另由新任安徽布政使李孟群带勇万人驻守南郊。8月23日晨，太平军两万余人从西、南两个方向直逼城垣。清军未及交锋，即纷纷惊溃（李孟群部西逃六安）。当天中午，太平军即进占庐州城。
太平军再克庐州，清廷上下为之震动。咸丰帝立即任命胜保为钦差大臣，督办安徽军务，所有皖境各军均归节制。同时，谕令湖广总督官文从沿长江东下的鄂军中分派劲旅，赴援庐州；谕令德兴阿从江北大营中酌拨马步官兵，前往庐州“协剿”。清廷严令胜保及各路将领务必将庐州即日收复。
太平军的主要进攻目标并非庐州，而是江北大营，因此，未等清军援兵赶到，陈玉成早已挥军由界牌直趋滁州，于9月中旬抵乌衣一带，与自全椒进抵该处的李秀成部会师。在此之前，吴如孝按约率部自庐州北进，占店埠镇（今肥东）及其东北之梁园，进逼定远，以牵制胜保军。
当时，江北大营统帅德兴阿拥有兵勇一万五千余人，以浦口、江浦之间的陡冈、安定桥、小店（今永宁镇）一带为重点，分驻于西至江浦石碛桥（今桥林）、高旺，东至瓜洲、三汊河，北至来安、施官集的广大地区内，绵延二百余里；长江内则有水师巡船往来游弋，以资接应。战前，德兴阿得意地说：“各路马步兵勇，或多或少，择要分布，有警则奋勇向前，贼多则添拨援应；海全一军驻扎石佛寺，无论何处紧急，皆可策应。”①他认为攻守都有把握，但作战结果表明，清军的这种分散部署，正好给了太平军以各个击破的极好机会。
李秀成、陈玉成两部太平军会师乌衣之后，众达数万，与江北大营清军相持。9月26日，德兴阿派出部队由小店进攻乌衣。太平军奋起迎战，大败清军，歼敌三四千人。27日，太平军乘胜向小店发起猛攻，击败由江南大营来援的总兵冯子材部五千人。陈玉成部于是冲破清军陡冈军营，直下浦口，在从九洑洲渡水前来的太平军配合下，再次大败敌军，并将浦口一带的清军营垒全部烧毁。清军见后路被袭，阵势大乱，纷纷夺路而逃。德兴阿先逃六合，后由水路逃往扬州。陈玉成部随即于29日占领江浦。至此，江北大营再次被摧毁，清军前后损兵万余人。太平军攻破江北大营之后，恢复了天京与江北的联系，保障了对天京的供应。同时，大大地鼓舞了士气，为夺取三河镇大捷创造了条件。
二破江北大营之后，李秀成率部东进，于10月4日占仪征，9日占扬州。清军不战而逃，德兴阿北逃邵伯镇。15日，江南大营帮办军务张国梁率兵六千余人由镇江渡江北援，李秀成以兵力单薄，于21日弃守扬州，继又退出仪征。在李秀成率部东进的同时，陈玉成率部由浦口北攻六合，由于道员温绍原据城死守，直至24日才攻克。
江北大营惨败后，清廷将德兴阿革职，并决定撤去江北大营建制，江北军务由江南大营统帅和春统一节制。
三、三河镇大捷
1858年5月，浙江布政使、湘军悍将李续宾率部攻陷九江后，湖广总督官文、湖北巡抚胡林翼等即拟订“东征计划”，准备乘胜东援安徽。不久，李续宾即率部渡江，返回湖北。同年8月，太平军攻克庐州，官文便命令“李续宾迅速进兵，攻克太湖，即乘势扫清桐城、舒城一路，疾趋庐州，会图克复，兼扼贼匪北窜”。①所以，当陈玉成、李秀成部挥师东向，进攻江北大营时，江宁将军都兴阿和李续宾等即率兵勇万余人自湖北东犯安徽，9月22日陷太湖，然后分兵为二：都兴阿率副都统多隆阿和总兵鲍超所部进逼安庆，李续宾率所部湘军北指庐州。
李续宾部于9月27日陷潜山，10月13日陷桐城，24日陷舒城，接着指向舒城东面五十余里的三河镇，准备进犯庐州。
三河镇位于界河（今丰乐河）南岸，东濒巢湖，是庐州西南的重要屏障。该镇原无城垣，太平军占领后，新筑了城墙，外添砖垒九座，凭河设险，广屯米粮军火，接济庐州、天京，因而在军事上、经济上都居重要地位。时太平军守将为吴定规。
10月24日，陈玉成刚克六合，即接到湘军大举东犯安徽的报告，便毅然决定回兵救援。并启奏天王，调派李秀成部同往。
11月3日，季续宾率精兵六千进抵三河镇外围。11月7日，
分兵三路向镇外九垒发起进攻：义中等六营进攻河南大街及老鼠夹一带之垒；左仁等三营进攻迎水庵、水晶庵一带之垒；副右等二营进攻储家越之垒。李续宾则亲率湘中等二营为各路后应。①太平军依托砖垒顽强抵抗，大量杀伤敌人，但由于己方伤亡亦众，便放弃镇外九垒，退入镇内。
在湘军进攻三河镇外围的当天，陈玉成率大队赶到，扎营于三河镇南金牛镇一带。11月14日，李秀成也率部赶到，驻于白石山。至此，进抵三河镇一带的太平军众达十余万人，军势大壮。
在太平军强大援军的威胁下，李续宾的部将曾建议退守桐城。但李一意孤行，认为“军事有进无退，当死战”②，竟于11月15日深夜派兵七营偷袭金牛镇。次日黎明，当行至距三河镇十五里的樊家渡王家祠堂时，与陈玉成军遭遇。太平军且战且走，将敌人诱至设伏地域。当时大雾迷漫，咫尺莫辨，湘军偷袭部队经太平军勇猛冲杀，死伤过半，队伍星散。李续宾闻报，亲自率兵四营往援，连续冲锋数十次，均不得入。驻扎于白石山的李秀成部闻金牛镇炮声不绝，立即赶往参战；驻守三河镇的吴定规也率部出城合击清军。李续宾见势不妙，逃回大营，并传令各部坚守待援。实则这时守垒的湘军有的已经逃散，有的被太平军阻截在外，因而有七个营垒迅速被太平军攻破。接着，李续宾的大营也被太平军包围。他督军往来冲突，终不得脱，当夜被太平军击毙（一说自杀）。之后，太平军继续围攻负隅顽抗的残敌，至18日，全部肃清。这一仗，太平军一举消灭湘军精锐近六千人③，是太平天国革命战争后期一次出色的歼灭战。
陈玉成、李秀成于三河大捷之后，即乘胜率部南进。时舒城之敌已退守桐城，陈、李两部便共同往攻，于11月24日夺取懊城。都兴阿所部清军于太湖与李续宾部分军后，即进逼安庆，10月15日攻占安庆北面门户集贤关，继而配合杨载福部水师，围困安庆。及至李续宾大败于三河镇，接着舒城、桐城又被太平军占领，都兴阿恐太平军从侧后抄袭，遂于11月27日撤安庆之围，经石牌（今怀宁）退驻宿松。太平军随即克复潜山、太湖二城，扩大了占领区，改善了安庆的防御态势。
湘军三河镇之败，主要原因是孤军犯险。李续宾仅率八千余人自湖北东犯，入皖之后，连陷四城，处处分兵驻守，结果，“兵以屡分而单，气以屡胜而泄”①。进至三河镇后，仅剩六千人，当太平军大队赶到时，已无阻援之兵可派。加之李续宾刚愎自用，拒不接受部将关于退守桐城的建议，终于全军覆灭。对于湘军的这次惨败，咸丰帝闻之“不觉陨涕”。曾国藩“哀恸填膺，减食数日”。胡林翼则哀叹说：三河败后，“军气已寒，非岁月之间所能复振”②。又说：“三河败溃之后，元气尽伤，四年纠合之精锐，覆于一旦，而且敢战之才，明达足智之士，亦凋丧殆荆”③可见此战对清廷和湘军的打击是极为沉重的。
太平军之所以能打这样漂亮的歼灭战，主要由于决心正确果断，兵力集中，战术比较灵活。当湘军进抵舒城、三河时，陈玉成果断地决定兼程回援，并奏调李秀成部同往，形成了兵力对比上的绝对优势①。在对敌发起进攻时，太平军采取正面迎战与伏击、抄袭相结合的战法，各部之间密切协同，主动配合，迅速分割包围敌人，打得湘军前后左右不能相救，终将李续宾及其所部彻底歼灭。
通过三河大捷，太平军粉碎了湘军东犯的图谋，保卫了皖中根据地，对鼓舞士气，稳定江北战局，保证天京安全和物资供应，都具有极重要的意义。