1853年5月，北伐軍出發不久，太平天國高層又派胡以晃和賴漢英率水陸軍從天京出發，溯長江西征，歷時近3年，其過程可分為“順利進攻”，“受挫退卻”，“轉敗為勝”和“戰略反攻”四個階段。

順利進攻階段。

西征開始后不到一個月，太平軍就連克安徽數城，占領了江北重鎮安慶。接著，胡以晃坐鎮安慶指揮，賴漢英等進軍江西，攻城略地，直抵南昌城下。西征軍與清軍在南昌交戰一月余，互有勝負，僵持不下，各自不斷增兵，相持狀態又持續了數月，最后鑒于久攻不下，楊秀清下令撤圍。西征軍于9月撤離南昌，分兵兩路進攻湖北和皖北，同時翼王石達開奉命至安慶，接替率兵攻皖北的胡以晃主持西征事宜。

湖北方面軍首先攻克九江，又于田家鎮擊潰清軍，使入鄂之水陸門戶洞開，隨后連克湖北重鎮，直趨武漢。10月，太平軍第二次攻占漢口、漢陽；11月，為集中兵力進攻安徽，西征軍撤離武漢，主力轉向皖北。進攻皖北的西征軍于12月圍困廬州，并擊潰清軍援軍，使得清軍其它各路援軍畏戰不前，一直到1854年1月才完成集結。趁此機會，太平軍從容部署攻城，最終全殲守軍，占領廬州。太平軍攻占廬州后，不僅奪取了天京的西部屏障，而且為北出魯豫，西進湖北，南援安慶提供了戰略保障。但是，此后廬州太平軍大部被調往湖北戰場，沒有追殲戰敗清軍，這使得清軍有喘息之機并逐漸集結軍隊，形成了對廬州的長期圍困。

1854年2月，西征軍在湖北取得堵城之捷，隨即第三次攻占漢口、漢陽，并進圍武昌；同時，又分兵南北兩路進攻湖南長沙和湖北荊襄。北路太平軍連下湖北數城，攻占宜昌，后又棄之南下進入湖南與南路太平軍會師。南路太平軍水陸并進，也是勢如破竹，但在這里他們遭遇了后來覆亡了太平天國的曾國藩湘軍的阻擊。

早在1852年太平軍出廣西、進湘鄂之時，清政府就已經感到綠營和八旗軍兵力不足，便飭令各省舉辦團練（也就是訓練地方“私人”武裝），允許并依賴漢族地主武裝，曾國藩就是參與團練的人之一，后來，他組建了一直新的軍隊，即“湘軍”。湘軍的體制和當時八旗軍和綠營軍不同，具體有什么不同，這里不詳細說，但總之這支軍隊的戰斗力很強，而且是曾國藩的私人武裝，它實質上是中國近代的第一個“軍閥武裝”，破壞了當時清政府在軍權上的統一。

1854年3月，當南路太平軍進入湖南時，曾國藩的湘軍粉墨登場，成功完成了阻截任務，使得太平軍一度撤回湖北。4月，太平軍卷土重來，擊潰湘軍水師，一方面扼守靖港，一方面長途奔襲湘潭，意圖南北夾擊長沙。起初，太平軍成功占領了湘潭，但湘軍援兵隨后而至，經激戰，湘潭失陷，太平軍損失慘重；與此同時，曾國藩還親率兵馬進襲靖港，目的是想讓太平軍首尾不能相顧，誰知卻被太平軍打的狼狽不堪，湘軍水陸皆敗，戰艦損失慘重，曾國藩羞憤交加，兩次投水自殺，皆被隨員救起，最后狼狽逃回長沙。

太平軍雖在靖港獲勝，但卻無法抵償湘潭之戰所遭受的損失。此后，太平軍為保湖北，集中兵力進攻武昌，終于在1854年6月占領武昌。

受挫退卻階段。

湘潭、靖港之戰，湘軍損失也很嚴重，經過修整和補充，湘軍于1854年7月自長沙北上，再次發動進攻。湘軍以湖南為大后方，水陸并進，很快擊敗太平軍，進占岳州，然后又挫敗太平軍的反攻，重創之；8月，曾國藩親臨岳州，指揮部下順流而下追擊太平軍，結果因下游水急，進易退難，艦隊難以控制，遭到太平軍伏擊，湘軍主帥陣亡，船只槍械損失近半。接著，太平軍乘勝反擊，但接戰不利，被湘軍擊敗，不得不撤退，后又經過數日相持，不得已撤兵到武漢。

1854年10月，尾隨而至的湘軍調遣主力對武漢三鎮發動了總攻，剛剛吃了敗仗、損失慘重、士氣低落的太平軍水陸兩線同時戰敗，湘軍占領了武漢。湘軍占領武漢后，聲名大噪，得到清廷的褒獎，曾國藩也開始籌劃大舉東犯；太平軍方面，東王楊秀清緊急派遣燕王秦日綱統理西線軍務，組織防御。11月，湘軍自武漢出兵，水陸并進，夾江東向，一路勢如破竹，于12月突破太平軍田家鎮、半壁山防線，不僅重創了西征的太平軍，而且盤踞了足以威脅天京的上游有利位置。

轉敗為勝階段。

湘軍攻占田家鎮、半壁山后，水師前鋒進至九江，太平軍接戰失利，退出安徽。1855年1月，翼王石達開抵達湖口，曾國藩也進抵九江城外。隨后，湘軍集中兵力攻擊九江，遭到太平軍的頑強抵抗，一時難以得手，只得攻擊其周邊，以求“削枝弱干”，不料又遭失利，于是又改攻湖口，以借水師優勢先破鄱陽湖太平軍水營，斷其外援，而后再攻九江。不料，湖口之戰，湘軍大敗，退至九江江面，太平軍大舉反攻，襲擊泊于江中的湘軍水師，焚毀大量戰船，甚至還繳獲了曾國藩的坐船，曾國藩乘小船逃走，再次尋死，被部下勸止。

戰略反攻階段。

太平軍取得湖口大捷后，扭轉了西征戰場上的被動態勢，粉碎了曾國藩奪取九江、直逼金陵的戰略意圖。1855年2月，石達開決定乘勝發起反攻，秦日綱、陳玉成率部西進，一路攻城拔寨，迅速占領漢陽；3月下旬，秦日綱、陳玉成部占領武昌；太平軍其它各路也都在安徽、江西等地取得一定勝利。隨后，陳玉成率兵進軍鄂北，而清軍則在6月組織反攻武昌、漢陽，被太平軍擊敗。

西征軍在湖北戰場上奮力作戰時，石達開等也率領本部兵馬在江西、安徽一帶與湘軍周璇，威脅曾國藩的南昌大營，以牽制當地湘軍，并吸引湖北湘軍，減輕湖北太平軍的壓力。1855年12月，石達開與從廣東北上的天地會武裝聯手，對坐鎮南昌的曾國藩發起進攻，曾國藩急調圍攻九江的湘軍回援南昌，并調鄱陽湖內水師防守贛江，于是九江就此解圍。

1856年3月，石達開集中兵力圍攻江西軍事要沖樟樹鎮，曾國藩驚恐萬分，急調各路湘軍支援江西戰場。就在南昌指日可下時，洪秀全、楊秀清從西征戰場大量抽調太平軍回救天京，4月，石達開率部回援天京。此后，江西太平軍基本上停止了進攻，從而給了困處南昌的曾國藩以絕路逢生的機會，而太平軍的西征作戰，至此也就告一段落。

太平軍通過歷時三年的西征，占領和保住了天京上游的安慶、九江、武漢三個重鎮，以及安徽、江西、湖北的部分地區，在軍事上使天京有了可靠的屏障，在經濟上保證了天京的糧食供應，為日后斗爭創造了條件。但是，由于種種戰略錯誤，太平軍未能殲滅尚處于初建階段的湘軍，留下了后患，最終為此付出了極其慘痛的代價。