年8月18日收复乌鲁木齐，11月6日占领玛纳斯南城。至此，天山北路为阿古柏军占领之地全部收复。时临冬季，大雪封山，就地筹粮整军，以待来年进军南疆。1877年4月，左宗棠指挥清军三路并进挺进南疆。1878年1月2日，清军攻克和阗。收复了除伊犁地区外的新疆全部领土。清军收复新疆战争的胜利，彻底粉碎了英俄企图利用阿古柏**和侵吞中国西北领土的阴谋。沙俄迫于阿古柏侵略势力已彻底失败、左宗棠正积极部署进军伊犁的形势，同意与清政府举行谈判。经过长期反复交涉，于1881年签订《中俄伊犁条约》。中国收回了伊犁和特克斯河上游两岸领土(霍尔果斯河以西地区和北面的斋桑湖以东地区却被沙俄强行割去)，从而使新疆各族人民免遭殖民统治，重回祖国怀抱。
1876―1878年间左宗棠指挥清军驱逐侵占新疆的阿古柏侵略军，维护祖国领土完整的战争。随即上疏建议新疆改设行省，以收长治久安之效。1879年中俄伊犁交涉时，抨击崇厚一任俄国要求，轻率定议约章，丧权失地，主张“先之以议论”：“决之于战阵”。1880年春，在新疆部署兵事，出肃州抵哈密。1881年初，中俄《伊犁条约》签定，应诏至北京任军机大臣兼在总理衙门行走，管理兵部事务。同年夏，调两江总督兼南洋通商大臣。1884年6月，奉召入京，再任军机大臣。时值中法战争，法国舰队在福州马尾击溃福建水师，奉命督办福建军务。11月抵福州后，积极布防，并组成“恪靖援台军”东渡台湾。1885年病故于福州。著有《楚军营制》（附条规），其奏稿、文牍等辑为《左文襄公全集》。