楊秀清、韋昌輝先後被殺後，1856年12月，西線的武昌、漢陽因糧盡援絕撤守，湘軍水陸師立即東犯，兵臨九江城下。在東線，清軍重建江北、江南大營，1857年7月攻陷句容，12月攻陷鎮江，進犯天京，且寬掘長壕，堅築高壘，連營百余裏，四面合圍。1858年4月，石達開放棄了百戰經營的江西，太平天國面臨的局勢十分險惡。太平天國領導者多方支撐，大力擴軍，又積極聯絡在淮河流域起義的撚黨***同戰鬥。制止清軍進攻天京，是太平軍面前的首要任務。解除天京之圍，必須采取攻勢防禦，在西線擊潰湘軍，保住安慶，控制安徽；在東線消滅江南、江北大營。太平軍在後起的傑出統帥陳玉成、李秀成的指揮下，這年9月發動浦口戰役，攻破江北大營，擴通天京北岸交通。11月，揮師西上，在廬李秀成像州(今安徽合肥)三河鎮殲滅湘軍精銳李續賓部，從而穩定了戰局。至1860年春，太平軍用圍魏救趙戰略打垮江南大營，天京解圍，乘勢直追，克復常州、蘇州和浙江嘉興。1861年，大軍入浙，12月克杭州。攻克蘇、杭，占有蘇南和浙江的大部分州縣，使太平天國進入後期的鼎盛時期。但這種優勢是短暫的，這時太平天國面臨的國際國內形勢已與前大不相同。
太平天國興起後，清朝原有的常規武力綠營已大半腐朽不可用。原有的當權人物，從皇帝起以至軍機大臣、總督、巡撫等，大都平庸無能，不能形成對付太平天國的有力中心。在這種情況下，曾國藩乘奉命在湖南省辦理團練的機會，編練新軍即“湘軍”，與太平天國對敵。從1854年起，屢與太平軍在長江流域進行爭奪戰。但當時清廷沿“滿漢大防”之慣例，並不重用曾國藩。1860年江南大營被消滅，東南局勢大變，清朝不得已任用曾國藩為兩江總督、欽差大臣，後又節制浙江。遠比綠營有戰鬥力的曾國藩湘軍乃成為太平軍的主要敵人。1862年(同治元年)春，曾國藩又命其門生李鴻章回合肥募兵，仿湘軍體制建立淮軍，並派去救援上海。清廷通過湘淮軍加強了自己的統治基礎。
保衛天京炮擊清軍
在中外關系方面，英法兩國於1857年聯合發動第二次鴉片戰爭，1858年和1860年先後以武力脅迫清朝政府訂立《天津條約》《北京條約》，獲得了大量的權益，其中包括可在長江各口自由通商的條款。侵略者為了實現這些權益，決定與這時仍占領著長江中下遊地區的太平天國為敵。清朝方面也決定和外國侵略者妥協，首先對付太平天國。這樣，太平天國面臨中外反革命勢力公開勾結的嚴峻形勢。
1860年冬至1861年夏，太平天國發起長江南北兩路會師攻取武昌並救安慶之役，但遭失敗。9月，安慶失陷。北路軍統帥陳玉成退駐廬州，旋派軍出征河南、陜西，他自己孤軍被圍，1862年5月突圍走到壽州(今安徽壽縣)時被執犧牲。至此，太平天國在長江北岸已無主力。在江南克復杭州後，太平軍分五路向上海進攻。以英國為首的外國侵略者，由英國海軍軍官何伯、陸軍軍官士迪佛立指揮的英國軍隊，法國海軍軍官蔔羅德指揮的法國軍隊，和美國流氓華爾指揮的洋槍隊聯合抗拒。曾國藩除派李鴻章率領新成立的淮軍乘英商輪船去救援上海外，又派曾國荃率湘軍從安慶向天京進犯，同時又派左宗棠率湘軍從衢州圖浙江。1862年春，太平軍從太倉州(今江蘇太倉)、嘉定、南翔、奉賢、青浦、寶山壹路掃蕩外國侵略軍，在奉賢南橋鎮擊斃法國海軍軍官蔔羅德，在青浦擒常勝軍即洋槍隊副領隊法爾思德，將英國陸軍軍官士迪佛立指揮的英、法侵略軍圍在嘉定城。士迪佛立焚城竄走。但這時曾國藩率領的湘軍進逼天京城下，迫使洪秀全壹日三詔，命李秀成把進攻上海的大軍撤退回救天京，並將在浙江湯溪抗擊左宗棠湘軍的李世賢部調回作戰。10月，蘇、浙大軍回天京，向逼紮天京城外雨花臺的湘軍猛攻四十多天，但不能得手。1863年2月，浙江湯溪失陷，金華、紹興等地被迫撤守。李秀成奉命以“進北攻南”之策率大軍渡江進抵皖北，但因赤地千裏，餓死數萬人，不得不從六安州(今安徽六安)撤回。6月，雨花臺要塞失陷。在江浙兩省，江蘇李鴻章淮軍和英國軍官戈登帶領的常勝軍攻陷太倉、昆山，向蘇州進犯。浙江左宗棠湘軍和寧波稅務司、法國人日意格組織的“常捷軍”圍攻富陽得手，繼攻余杭，進逼杭州。12月，蘇州、無錫相繼失陷，常州告急。這時，沿江三千裏，名城要隘已為敵占，浙東及蘇松各屬先後易手。清軍搶掠焚燒，使太平天國區域變為荒圩焦土，渺無人煙。太平軍“行無民之境，猶魚行無水之地”，太平天國政權“居不耕之鄉，猶鳥居無木之山”，天京已不能再守。李秀成感到局勢嚴重，主張戰略轉移，放棄天京，西走江西、湖北，會合攻克陜西漢中的西北太平軍，據西北以圖中原。洪秀全不從，硬要死守天京。
1864年春，天堡城要塞失，天京對外交通斷絕。原在蘇、浙的太平軍因無糧不能回救，開往江西就糧。回師急救天京的西北太平軍趕回到皖北邊境，因遍地饑荒，被迫停留。6月1日，洪秀全病逝，他的兒子、十六歲的洪天貴福繼位。7月19日，湘軍挖地道，用火藥炸塌城墻二十余丈，突入缺口，天京陷落。李秀成保衛幼天王洪天貴福乘夜沖出天京，自己領後隊拒追兵。幼天王得走脫，李秀成被俘犧牲。是年秋，幼天王及幹王洪仁玕在江西石城被俘，11月在南昌就義。
天京陷落後，京外太平軍余部仍繼續進行艱苦的鬥爭。在長江以南，由侍王李世賢等領導的部隊轉戰江西、福建、廣東三省；李世賢死後，余部於1866年2月在廣東嘉應州(今梅縣)潰敗。在長江以北，遵王賴文光用太平軍編制改編安徽蒙、亳起義的撚軍，成為太平天國後期的新軍，縱橫於安徽、江蘇、湖北、河南、山東、陜西、山西、直隸八省。1866年10月，在河南分為兩路，賴文光統率東路軍留在中原地區作戰，梁王張宗禹統率西路軍入西北、連結陜甘回民起義軍。這支軍隊把歷代農民流動性作戰的戰術發展為壹種遊擊性運動戰，在山東曹州(今菏澤)高樓寨殲滅清科爾沁親王僧格林沁，在湖北鐘祥俘虜淮軍大將郭松林，在陜西西安灞橋殲滅陜西巡撫劉蓉部湘軍，在湖北安陸打垮淮軍名將劉銘傳，在湖北蘄水(今浠水)殺死湘軍大將彭毓橘，使曾國藩、李鴻章、左宗棠等疲於奔命。但由於流動作戰所占地區旋得旋失，未能建立鞏固的根據地，終為清軍用畫河圈地兜圍戰略所制。1867年12月東路軍在山東壽光彌河覆敗，次年1月，賴文光被俘，在揚州就義；8月，西路軍在山東徒駭河覆敗，張宗禹用智計走脫，不知所終。1869年5月，留在陜西的西路軍袁大進部在保安縣老巖窯全部犧牲。太平天國紀元告終。
在太平軍覆沒後，清朝統治者才得把兵力調去西南和西北鎮壓各族人民起義軍。1872年，貴州苗民起義軍被鎮壓。1873年，陜甘回民起義軍被鎮壓。1874年，雲南回民起義軍也被鎮壓。太平天國起義到此結束。