隆河展开决战。湘淮军两大主力“霆”军与“铭”军原定同时发兵，但两军统领刘铭传与鲍超互相轻视，刘铭传为抢功而提前单独进击，结果遭捻军痛击，几乎丧命。幸亏鲍超及时赴援，才反败为胜，捻军损失2万余人。事后，李鸿章偏袒刘铭传，导致鲍超郁愤成疾，所部“霆”军32营大部被遣散，只留下唐仁廉重组“仁”字营，并入淮军建制。
东捻军在二月全歼湘军彭毓橘部，并于四月突破了李鸿章设置的包围圈，显示出其灵活多变的战术特点。
第二阶段：胶莱河、运河防线（同治六年五月至十二月）
同治六年（1867年）五月至十二月，东捻军在跳出包围圈后，于五月突破运河防线，直趋山东半岛。在刘铭传、潘鼎新的建议下，李鸿章采取了“倒守运河”的策略，并在胶莱河两岸增设了内层防线，调集淮军、东军、豫军分段防守。
由于山东巡抚丁宝桢不愿将辖地变成战场，疏于防范，导致东捻军在七月突破胶莱河防线。经过一番激烈的争执后，李鸿章与丁宝桢重修旧好，协力将东捻军堵御在黄海、运河、六塘河及大海之间的狭窄地带，使其“以走制敌”的优势无法发挥。
十月，东捻军在苏北赣榆的战斗中，任柱战死，东捻军在寿光一战损失3万余精锐。十二月，赖文光率残部突破六塘河，南走到扬州被捕杀。东捻军覆灭后，李鸿章因功被赏加骑都尉世职。
第三阶段：直东战场与西捻军交战（同治七年上半年）
同治七年（1868年）上半年，当东捻军陷入困境时，西捻军紧急驰援，进军直隶威胁京畿，迫使清军回救。元月，西捻军抵达保定，清廷震动，急调李鸿章、左宗棠及直、鲁、豫、皖各督抚率军北上勤王。
当时，李鸿章正驻军济宁度岁，分派诸将北援，却无人应命，淮军几乎瓦解。李鸿章因此受到严厉处分，包括拔去双眼花翎、褫去黄马褂、革去骑都尉。尽管如此，李鸿章仍然耐心说服潘鼎新等将领遵旨北上。同时，清廷命恭亲王爱新觉罗·奕节制各路大军，并协调左宗棠与李鸿章的关系。
在清军的协力堵截下，张宗禹率领的西捻军于二三月间在直鲁边境徘徊。四月二十九日，李鸿章与左宗棠在德州桑园会面，议定了“就地圈围”