次年9月，督其弟曾国荃攻陷安庆。11月，加太子少保衔，奉命统辖江苏、安徽、江西、浙江四省军务。旋向朝廷举荐左宗棠督办浙江军务、李鸿章出任江苏巡抚。1862年，以安庆为大本营，命曾国荃部沿江东下，直逼天京；命左宗棠部自江西进攻浙江；命李鸿章部自上海进攻苏南，对太平天国实行战略包围。10月，湘军与李秀成等部数十万太平军在天京城外激战，持续围困天京。至1864年7月，终于攻破天京城池，完成对太平天国起义的镇压。朝廷褒功，封曾国藩为一等毅勇侯，加太子太傅，赏双眼花翎。

　　1865年5月，曾国藩奉命督办直隶(约今河北)、山东、河南三省军务，镇压捻军。他驻营徐州，先后采取重点设防、凭河筑墙、查办民圩的方略，欲在黄河、淮河之间，运河以西，沙河、贾鲁河以东的区域歼灭捻军，因师久无功，次年冬清廷改派李鸿章接替，命其回两江总督本任。1867年，调任直隶总督。1870年6月，天津发生教案，奉命前往查办，屈从法国势力，处决、遣戍官民数十人，受到社会舆论谴责。9月，还任两江总督。

　　曾国藩重视采用外国军火,主张“师夷智以造炮制船”。1861年,设立安庆内军械所,制造“洋枪洋炮”,后又试制小火轮船。1863年,造成“黄鹄”号轮船，并派容闳赴美国购买机器。1865年至1866年，与李鸿章在上海创办江南制造总局等军事工业。后为之积极筹措经费，派遣学童赴美留学，成为清末兴办洋务事业的首创者。

　　曾国藩毕生服膺程朱理学,又主张兼取各家之长,认为义理、考据、经济、辞章四者不可缺一,但始终将理学放在首要地位。于古文、诗词也很有造诣,被奉为桐城派后期领袖。1872年3月在南京病卒。赠太傅,谥文正。后人辑其所著诗、文、奏章、批牍等为《曾文正公全集》。