镇压天国
同治元年（1862年战，淮军最终攻克常熟、太仓、昆山等地。在初步扫清苏州外围后，李鸿章制订了三路进军计划，中路程学启统率，由昆山直趋苏州；北路李鹤章、刘铭传从常熟进攻江阴、无锡；南路则下攻吴江、平望，切断浙江太平军增援的道路。
同治二年（1863年）正月，兼署五口通商大臣。奏设外国语言文学学馆于上海，是其创办洋务之始。七月，程学启部兵临苏州城下，太平天国忠王李秀成率军自天京往援，与北路淮军大战于无锡大桥角，太平军失利。这时，苏州太平军守将纳王郜永宽等发生动摇，与程学启部秘密接洽献城事宜。十一月初五，郜永宽等杀死守城主将慕王谭绍光，开城投降。淮军入城后，太平军八降王率部屯居半城，不愿剃发解除武装，而是索要官衔及编制。为此，李鸿章采纳程学启的建议，诱杀了八降将，并遣散余众。苏州杀降，尽管引起戈登的不满，一度闹得不可开交，但就李鸿章来说，毕竟消除了“变生肘腋”的隐患，正如其在禀母亲的书信中所称“此事虽太过不仁，然攸关大局，不得不为”。曾国藩接报后，赞赏李鸿章“殊为眼明手辣”。
此后，淮军节节胜利。同治三年（1864年），攻克常州，太平天国护王陈坤书被捕杀。苏南地区的太平军基本被肃清，清廷赏骑都尉世职。当时，湘军久攻天京不下，清廷屡次诏催李鸿章率淮军前往会攻。李鸿章从自己与曾氏兄弟的关系考虑，染指金陵必会被认为抢功，而得罪曾氏。于是，他一面在苏、常按兵不动，一面掉头南下攻入浙江，结果惹恼了闽浙总督左宗棠，左上奏朝廷，告李鸿章“越境掠功”，由此开始，二人做了一辈子对头冤家。
五月十三日，李鸿章闻知湘军攻城地道将成，又因为朝廷一再催促，遂派刘士奇炮队及刘铭传、潘鼎新、周盛波等二十七营会攻天京。十五日，曾国荃出示李鸿章发来的出兵咨札，激示众将曰：“他人至矣，艰苦二年以与人耶？”，众皆曰“愿尽死力！”，第二天，湘军终于攻克天京。事后，曾国藩曾执手向李鸿章表示感激：“愚兄弟薄面，赖子保全”。江苏肃清，湘淮军将帅均得加官进爵，李鸿章受封一等肃毅伯，赏戴双眼花翎。1863年~1864年，李鸿章率淮军攻陷苏州、常州等地，和湘军一起基本剿灭太平天国。
太平天国失败后，在湘淮军的去留问题上，曾国藩与李鸿章采取了不同的做法。曾国藩在攻下天京后不到一个月，就将他统率的湘军大部分遣散，当时，北方的捻军起义正如火如荼，曾国藩不顾清廷责成他再顾皖省军务的命令而毅然裁军，固然是因为湘军“暮气已深”，更重要的是，曾国藩担心功高震主，给自己带来杀身之祸。而李鸿章则认为：“吾师暨鸿章当与兵事相始终，留湘淮勇以防剿江南北，俟大局布稳，仍可远征他处”，他并进一步看到“目前之患在内寇，长远之患在西人”，因此他主张保留湘淮军的用意，不止于“靖内寇”，更在于“御外侮”，显然比曾氏高处一筹。