沙俄政府在雅克薩失敗以後，並不甘心，就在尼布楚條約簽訂的第二年，又唆使準噶爾部（蒙古族的一支）的首領噶爾丹進攻漠北蒙古。
那時候，蒙古族分為漠南蒙古、漠北蒙古和漠西蒙古三個部分。除了漠南蒙古早已歸屬清朝外，其他兩部也都臣服了清朝。準噶爾是漠西蒙古的一支，本來在伊犁一帶過遊牧生活。自從噶爾丹統治準噶爾部以後，他野心勃勃，先兼併了漠西蒙古的其他部落，又向東進攻漠北蒙古。漠北蒙古抵抗一陳失敗了，幾十萬的漠北蒙古人逃到漠南，請求清朝政府保護。康熙帝派使者到噶爾丹那裡，叫他把侵佔的地方還給漠北蒙古。噶爾丹自以為有沙俄撐腰，十分驕橫，不但不肯退兵，還以追擊漠北蒙古為名，大舉進犯漠南。
康熙帝召集大臣宣佈他決定親征噶爾丹。他認為噶爾丹氣勢洶洶，野心不小，既然打進來，非反擊不可。公元１６９０年，康熙帝分兵兩路：左路由撫遠大將軍福全率領，出古北口；右路由安北大將軍常寧率領，出喜峰口，康熙帝親自帶兵在後面指揮。
右路清軍先接觸噶爾丹軍，打了敗仗。噶爾丹長驅直入，一直打到離開北京只有七百里的烏蘭布通（今內蒙古昭烏達盟克什克騰旗）。噶爾丹得意揚揚，還派使者向清軍要求交出他們的仇人。
康熙帝命令福全反擊。噶爾丹把幾萬騎兵集中在大紅山下，後面有樹林掩護，前面又有河流阻擋。他把上萬隻駱駝，縛住四腳躺在地上，駝背上加上箱子，用濕氈毯裹住，擺成長長的一個駝城。叛軍就在那箱垛中間射箭放槍，阻止清軍進攻。
清軍用火炮火槍對準駝城的一段集中轟擊，炮聲隆隆，響得震天動地。駝城被打開了缺口。清軍的步兵騎兵一起衝殺過去，福全又派兵繞出山後夾擊，把叛軍殺得七零八落，紛紛丟了營寨逃走。
噶爾丹一看形勢不利，趕快派個喇嘛到清營求和。福全一面停止追擊，一面派人向康熙帝請示。康熙帝下令說：「快進軍追擊！別中了賊人的詭計。」果然，噶爾丹求和只是緩兵之計，等清軍奉命追擊的時候，噶爾丹已經帶了殘兵逃到漠北去了。
噶爾丹回到漠北，表面向清朝政府表示屈服，暗地裡重新招兵買馬。公元１６９４年，康熙帝約噶爾丹會見，訂立盟約。噶爾丹不但不來，還暗地派人到漠南煽動叛亂。他揚言他們已經向沙俄政府借到鳥槍兵六萬，將大舉進攻。內蒙古各部親王紛紛向康熙帝告發。
公元１６９６年，康熙帝第二次親征，分三路出擊：黑龍江將軍薩布素從東路進兵；大將軍費楊古率陝西，甘肅的兵，從西路出兵，截擊噶爾丹的後路；康熙帝親自帶中路軍，從獨石口出發。三路大軍約定時期夾攻。
康熙帝的中路軍到了科圖，遇到了敵軍前鋒，但東西兩路還沒有到達，這時候，有人傳說沙俄將要出兵幫助噶爾丹。隨行的一些大臣就有點害怕起來，勸康熙帝班師回北京。康熙帝氣憤地說：「我這次出征，沒有見到叛賊就退兵，怎麼向天下人交代；再說，我中路一退，叛軍全力對付西路，西路不是危險了嗎？」
當下，康熙帝決定繼續進兵克魯倫河，並且派使者去見噶爾丹，告訴他康熙帝親征的消息。噶爾丹在山頭一望，見到康熙帝黃旗飄揚，軍容整齊，連夜拔營撤退。
康熙帝一面派兵追擊，一面趕快通知西路軍大將費揚古，要他們在半路上截擊。
噶爾丹帶兵奔走了五天五夜，到了昭莫多（在今蒙古人民共和國烏蘭巴托東南）正好遇到費揚古軍。昭莫多原是一座大樹林，前面有一個開闊地帶，歷來是漠北的戰場。費揚古按照康熙帝的部署，在小山的樹林茂密地方設下埋伏，先派先鋒四百人誘戰，邊戰邊退，把叛軍引到預先埋伏的地方，清軍先下馬步戰，聽到號角聲起，就一躍上馬，佔據了出頂。叛軍向山頂進攻，清軍從山頂放箭發槍，展開了一場激戰。費揚古又派出一支人馬在山下襲擊叛軍輜重，前後夾擊。叛軍死的死，降的降。最後，噶爾丹只帶了幾十名騎兵脫逃。
經過兩次大戰，噶爾丹判亂集團土崩瓦解，康熙帝要噶爾丹投降，但是噶爾丹繼續頑抗。隔了一年，康熙帝又帶兵渡過黃河親征。這時候，噶爾丹原來的根據地伊犁已經被他侄兒策妄阿那布坦佔領；他的左右親信聽說清軍來到，也紛紛投降，願意做清軍的嚮導。噶爾丹走投無路，就服毒自殺。
打那以後，清政府重新控制了阿爾泰山以東的漠北蒙古，給當地蒙古貴族各種封號和官職。清政府又在烏里雅蘇臺設立將軍，統轄漠北蒙古。
後來，噶爾丹的侄兒策妄阿那布坦攻佔西藏。公元１７２０年，康熙帝又派兵遠征西藏，驅逐了策妄阿那布坦，護送達賴喇嘛六世進藏。以後，清政府又在拉薩設置駐藏大臣，代表中央政府同達賴、班禪共同管理西藏。