清軍做好了打硬仗、打大仗、打長期攻堅仗的準備。想不到，號稱驍勇多智桀驁難馴的小和卓竟于清軍到達之前，不戰(zhàn)而走，丟棄他們的老窩，退往巴達克山（今屬阿富汗），企圖待清軍糧盡退兵，再重返舊地。原來，乾隆二十三年六月的庫車之戰(zhàn)和十月開始的黑水營之戰(zhàn)，更使小和卓感到清軍的可畏。清軍以少擊眾，大敗小和卓支援庫車的8000“最精巴拉烏槍”兵，打得他落花流水，率殘兵800逃入城內(nèi)。尤其是黑水營之戰(zhàn)，兆惠僅帶400余騎沖過木橋，就敢于與小和卓1萬余士卒拼死廝殺，后又以3000疲兵傷卒牢守大營，堅拒2萬余叛軍于營外，“掘井得水，掘窖得粟，三月不困”，使圍營的叛軍大驚，“駭為神”。既然區(qū)區(qū)3000之軍都無法應付，又怎能抵擋號稱數(shù)萬的雄師？

閏六月十四、十八日，清軍分別進入喀什噶爾、葉爾羌。富德率部追擊叛首。明瑞部千人于霍斯庫嶺同叛軍6000人交戰(zhàn)3小時，殲叛軍500人。七月初七日，富德于阿爾楚山追及小和卓，殲叛軍千余人，陣斬其驍將阿布都。七月初十日，大小和卓于巴達克山邊境和什珠克嶺阻擊清軍，被清軍大敗，僅率300余人逃進巴達克山境。巴達克山汗索勒坦沙在阿爾渾楚嶺戰(zhàn)斗中擒大小和卓。至此，大小和卓動亂被平息，從而結束了天山南北地區(qū)的分裂局面。

其實，兆惠很早就參與了保衛(wèi)祖國邊疆的戰(zhàn)斗。

乾隆十九年，乾隆帝同臣下積極籌劃西征事宜，他命兆惠協(xié)理北路軍務，并總理糧餉。這樣，兆惠肩負著重大使命，開始為出征準部的軍隊準備軍需物資。

乾隆二十年，清軍分西、北兩路大舉進攻達瓦齊，兆惠很想隨軍出征，但未被獲準。這時，乾隆帝遂命兆惠為領隊大臣，駐軍于烏里雅蘇臺。乾隆二十年八月，阿睦爾撒納興兵進犯伊犁。當時留守該地的僅有500名士兵。在敵眾我寡的形勢下，伊犁再次失守，清政府聞變，于同年十月命兆惠總理北路臺站，維護天山北路與內(nèi)地的通訊聯(lián)絡。十一月，又調(diào)兆惠赴西路巴里坤辦事，兼理額林哈畢爾噶臺站，為進剿阿睦爾撒納籌備糧餉。

二十一年正月，乾隆帝命兆惠任參贊大臣。同年三月，清軍再次收復伊犁，乾隆令兆惠自巴里坤移駐伊犁，隨時準備增援。又于同年五月，授兆惠為定邊右副將軍。這樣，兆惠就由過去主要負責軍隊的后勤供應事宜，而成為直接指揮軍隊作戰(zhàn)的將軍了。后來，準噶爾部的騷亂再度發(fā)生，伊犁處于叛軍的包圍之中，情況十分危急。兆惠奉將軍達爾黨阿之命，率1500騎兵自伊犁東還請援。十一月啟行，叛軍前來截擊，雙方首戰(zhàn)于鄂壘，次戰(zhàn)于庫圖齊，再戰(zhàn)于達勒奇。兆惠率清軍奮勇沖殺，前后消滅叛軍數(shù)千名。

乾隆二十二年正月，兆惠率兵至烏魯木齊，又遭到大隊敵軍的圍攻。清兵無不以一當百，苦戰(zhàn)十余日，猶不得出重圍。軍中無食則殺弱馬，弱馬殺盡只好殺良馬。最后軍中無馬可騎，將士只得步行于冰雪淖中，且戰(zhàn)且走，二十二日至特納格爾。此時將士們又疲又饑，不再能戰(zhàn)，只好結營自守待援，而天又降大雪，得不到驛站傳遞信息，與外界完全失去了聯(lián)系，兆惠軍已處于全軍覆沒的危險境地。幸虧巴里坤辦事大臣派遣侍衛(wèi)率兵2000人前來增援，于三十日和兆惠會合，叛軍始退。

乾隆帝聞訊，特頒發(fā)諭旨，對兆惠大為嘉獎：“兆惠系駐扎伊犁等處辦事大臣，適遇厄魯特等背叛，奮勇剿賊，甚屬可嘉。”“封兆惠為一等伯，世襲罔替，并將御用荷包、玉牒、鼻煙壺加恩賞賜。”不久，又授兆惠為戶部尚書、鑲白旗漢軍都統(tǒng)和領侍衛(wèi)內(nèi)大臣。兆惠在這次突圍戰(zhàn)中的突出表現(xiàn)使他聲名大震，乾隆帝也以此而知兆惠可擔當討敵重任，于是兆惠成為馳騁兩北邊疆的主要統(tǒng)帥之一。