楚军在法籍雇佣军“常捷军（花头勇）”的协助下攻克富阳后，左宗棠的下一步作战计划就是收复浙江首善之地杭州城。他并未被一系列的胜利冲昏头脑，而是分析敌我形势，缜密部署，并开始紧锣密鼓地做各项战前准备，调集军队向杭州方向聚集。

得知左宗棠率清军即将对杭州发起进攻，驻扎皖南的太平军急速回防浙江，连克昌化、淳安、遂安，企图抄左宗棠军的后路。左宗棠与太平军周旋已久，岂会看不出其动机，遂果断将进至杭州外围的大量军队抽调出来回防严州（ 今建德）、金华、遂安等地，以确保自家后路不被太平军截断。

左宗棠令蒋益澧率水陆各军顺江而下直趋杭州，另又派军由富阳驰奔余杭；魏喻义则率部夹击，以掐住杭州咽喉。1863年10月7日，蒋益澧侦知太平军将领汪海洋（后封康王） 率军偷偷潜往余杭，命令部下高连升带兵攻击十里长街，并由“常捷军”接应。一场激战后，太平军败退撤入城中。10月8日，太平军悍将邓光明（归王）、陈炳文（听王）率1万余名装备新式西洋枪械的精兵从江边分4路猛扑清军，均被清军击退。

10月25日，太平军在杨家桥扎下营盘，蒋益澧命徐文秀率军乘夜踹营，将太平营垒攻破。11月28日，扼守杭州的太平军突然开城大举出击，被早有防备的楚军将领高连升及器械精良、训练有素的 “花头勇（法籍雇佣军，亦称常捷军）”合力击退。

12月10日， 升任闽浙总督不久的左宗棠进驻富阳，并于20日亲赴余杭察看情势，旋增调朱明亮、黄少春等率部增援余杭，与太平军在余杭至杭州一线展开了激烈的争夺战。对于收复杭州，左宗棠很有信心，按他拟定的循序渐进的作战计划，此时驻守杭州的太平军已经被清军团团包围。而且随着湘军主力曾国荃吉字营已完成对天京的围困，太平军军心不稳，一些后来加入太平军的人意志动摇，献城降清之事接连发生，其战斗力逐日递减。

守杭州、余杭的太平军孤立无援，内部各怀鬼胎、分崩离析，溃败已成定局。在这种较有利的形势下，左宗棠决定先集结重兵全力攻打杭州西面的余杭，斩断杭州太平军之羽翼，最大限度地孤立盘踞杭州的大股太平军，然后将其剿灭。

12月17日，余杭太平军守军主动出城迎战，被清军猛烈阻击，不得不扔下数百具尸体败回城内。双方连日展开恶战，互有伤亡。太平军在悍将汪海洋的指挥下，改变打法，在余杭城西北挖掘长濠，又日夜轮番施工，在城北门外构筑了三座堆石堡垒。清军日夜挑战，太平军却坚守不出，一时很难找到突破口。

1864年1月3日，蒋益澧、张声恒、黄少春等军分别从城池西、北两路发起攻城。因太平军顽强抵抗，加上其在城外构筑的壕垒起了牵制作用，又很难攻破，清军进攻受挫。左宗棠见硬攻难以奏效，便同蒋益澧商议，议定分兵袭夺余杭东北面的瓶窑镇，断绝太平军的粮道。蒋益澧奉命率军偷袭瓶窑镇，以切断杭州和余杭之间的联系，他察觉到太平军将防守重心放在余杭，主力皆部署在余杭城里，杭州守军反而不多，力量也不强。于是他率军直接向杭州发起猛攻，还命水师与“常捷军”用火力掩护，以压制城头守军。左宗棠则移驻横溪督战，此地距余杭仅数里，方便统筹指挥。

常捷军

2月3日，清军分路进攻杭州，汪海洋早已在城池外围设下伏兵，在清军专注进攻时，突然发起截击，混乱中击杀300多名兵勇，左宗棠的表侄余佩玉被流弹击伤，掉入河中溺死，左宗棠得知后深感忧愤。2月10日，皖南太平军南下淳安、遂安，对清军后路构成极大威胁。左宗棠立刻命黄少春率8营将士前去阻抗，还抽调魏喻义率3营人马回防严州，同时命喻德成率部扼守金华、戴奉聘军守衢州，以防太平军乘虚而入，同时确保大军后路万无一失。

2月底，清军在遂安击败皖南太平军，俘斩甚多，旋即将其残部驱离浙江。此后，左宗棠加紧对各军的节制、督率，用重兵围攻杭城、余杭，尽全力强化对二城的攻势。

3月3日，高连升、刘连升统水陆各军会同法籍雇佣兵常捷军发起猛攻，步炮结合， 轮番冲击，攻破了太平军在望江门外构筑的3座军堡 。3月28日，蒋益澧又命高连升、周廷瑞等督军继续进攻太平军营垒，随后让常捷军架炮轰击杭州城垣。太平军则猛烈还击，双方正相持不下时，常捷军用威力巨大的西洋造后膛开花炮将城墙轰塌一大段，轰出一道宽约3丈多的缺口，清军突击队乘势沿缺口蜂拥登城。太平军拼死抵抗，击退了清军，城墙内外尸骸狼藉，脓血飞溅，触目惊心。清军转攻葛岭，接连攻破两座太平军石垒。

杭州城破时， “伪听王”陈炳文及数万太平军趁乱溜走：3月30日，蒋益澧派水陆各军分头进攻十里街、武林门、钱塘、凤山等处。清军前仆后继，死战不退，太平军拼死抵抗，在清军的优势火力覆盖下死伤惨重。天黑后，早有投降之意的太平军杭州守将陈炳文率数万人马从武林门仓惶撤出，清军并未追击，而是从各门蜂拥而入，冲入城内。

3月31日，太平军苦守了两年零三个月的杭州城被清军攻下。正率部在余杭与清军血战的汪海洋闻讯，斗志顿消，急忙率守军余部从东门匆匆撤出，余杭也被清军克复。

克复杭州、余杭后，左宗棠功成名就 ，楚军强势崛起， 与湘军并驾齐驱成太平军劲敌：4月7日，左宗棠进驻杭州，在卫队前呼后拥下直奔原先的清巡抚衙门。他率麾下将士浴血奋战了两年多，终于大获全胜，也算“有志者，天不负”。4月17日，清廷上谕送达杭州，以左宗棠调度有方“恩裳加太子少保衔，并赏穿黄马褂”；同时发布上谕，赏蒋益澧云骑都尉世职，高连升赏穿黄马褂，其余将领也各有赏赐。随后清廷敦促左宗棠，命他“督率各军乘胜进攻湖州郡县，迅速扫清逆贼，廓清全浙，毋留余孽” 。左氏率军收复浙江的战争已进入尾声。

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