太平军一破江北、江南大营之后，天京包围解除，出现了前所未有的有利形势。可是就在这年9月初，太平天国领导集团内部矛盾激化，爆发了惨烈的内讧，军事形势也随之急剧恶化。这时，安徽的战略要地三河镇被江南提督和春等围困，李秀成奉调带领人马前往救援，当行至安徽无为州时，得知三河镇、庐江相继失守，便入驻桐城。当时庐州、舒城、庐江、巢县、无为等地全被清军占领，提督秦定三、总兵郑魁士等又领军前来围困桐城。这时李秀成手下只有六七千人，兵少力单，困守孤城，形势紧急。于是他一面派人前往皖北三河尖，联络捻军。一面派人前往皖南，求助于宁国(今宣城)守将陈玉成。陈玉成得信后，随即带兵前来，渡江至枞阳镇；李秀成也亲自赶到枞阳迎接，与陈玉成共同商汀出奇制胜以解桐城之围的作战计划。方略既定，李秀成回守桐城，作进攻敌人的准备。陈玉成则按计划率部东下，于攻克无为、巢县之后，即回师西向，攻占庐江，然后引军上界河，攻大关，包抄桐城围敌之后，并切断清军的粮道。1857年2月24日，陈玉成领军由外进攻，李秀成率部由内出击，两军协力作战，大败清军，秦定三，郑魁士等逃往庐州、六安。这是陈、李两军联合作战所取得的第一次大胜利。

    桐城解囝之后，李秀成、陈玉成等率部分三路追击，先攻克舒城，斩总兵郝光甲；又占六安，进向三河尖，张乐行派龚得树前来迎接。李秀成在捻军配合下，占领了霍邱，交与张乐行作为捻军的根据地，自己即率部回守六安。在内讧之后各根据地纷纷丧失的情势之下，惟独李秀成、陈玉成联合作战，不仅保住了皖中的既有地盘，而且还有所扩大。这对支撑太平天国免于崩溃，起到了中流砥柱的作用。

    1857年夏，翼王石达开出走之后，天王洪秀全命蒙得恩为正掌率，总理国事。蒙得恩是洪秀全的亲信，没有行政经验，从未带过兵，朝内政事不一，人心不服。在此情势下，洪秀全任命陈玉成任又正掌率，李秀成“任副掌率之权，提兵符之令”。李秀成受此重任，力图振作，主动向洪秀全奏谏：“择才而用，定制恤民，申严法令，肃正朝纲，明正赏罚，依古制而惠四方，求主礼而恤下，宽刑以待万方，轻世人粮税，仍重用于翼王，不用于安，福王。”(《李秀成自述》，《太平天国文书汇编》，第491页。)对李秀成的谏议，天王大为不满，并给他以革职处分。但李秀成仍不甘心，又上了一本，说明天下大势和上次奏本的来由；同时，朝内重臣也纷纷向洪秀全奏谏，李秀成才因此此复职。

    此时，江南提督和春被任命为钦差大臣，督办江南军务，首先围困镇江。李秀成奉调率部东下，打通了通向镇江之路，并于1857年12月27日，会同守将吴如孝撤出镇江，回归天京，从而保住了这部分战斗骨干。

    李秀成在全椒，厉兵秣马，养精蓄锐。6月5日，率部前出到江浦大刘庄、崔庙集一带，准备进击江北大营。次日，钦差大臣德兴阿率江北大营清军万余前来，太平军迎战不利，损失官兵千余，被迫退回全椒。

    大刘庄的失利，使李秀成深感自身力量的单薄，要解救天京之困，非联合其他兄弟部队不可。1858年7月，他通文各路将领，约定在安徽枞阳镇举行会议，共商解救天京的办法。各路将领依约而来，陈玉成也不约而到。在这次重要的军事会议上，与会将领“各誓一心，订约会战。”(《李秀成自述》，《太平天国文书汇编》第500页)会议商定的具体计划是：先由陈玉成、李世贤等率部攻占庐州，留吴如孝部在庐州东北一带活动，牵制胜保部清军，陈玉成则率主力速进滁州乌衣镇，会同李秀成部攻取江北大营。此时，洪秀全恢复早年的五军主将制度，陈玉成被任命为前军主将，李秀成为后军主将。

    枞阳会议之后，陈玉成按计划带领人马，过舒城，克庐州，然后挥师东下，于9月17日与李秀成部在乌衣镇会师。时江北大营钦差大臣德兴阿驻营浦口，拥有兵勇1.5万余人，但是散在周围百余里内，呼应不灵，防守不固。

    9月26日，清军总兵鞠殿华率部由小店来攻，陈玉成、李秀成奋起迎击，清军败退。次日，陈、李联军进击小店，打败自江南来援的冯子材部，突破陡冈防线，直下浦口江北大营。德兴阿逃往扬州，副都统裴音保、乌尔恭额被击毙，江北大营被攻破，从而打开了天京北面的通路。之后，李秀成率部乘胜追击，连占仪征、天长、扬州。陈玉成则围攻六合。

    11月15日深夜，李续宾分三路袭击金牛镇。陈玉成奋起迎战，将敌团团围住。这时，李秀成在白石山也闻声率部赶来参战，将出击湘军围歼于烟筒岗一带。接著，太平军又将湘军营垒分割包围，逐个攻破，全歼李续宾以下官兵5000人。三河大捷之后，陈玉成、李秀成率部南进，连克舒城、桐城。围困安庆之湘军也闻声后撤。二破江北大营和三河大捷，是陈玉成、李秀成联合作战所取得的又一次辉煌胜利。

    正当李秀成进援三河之际，太平军滁州守将李昭寿和江浦守将薛之元先后降清。1859年3月2日，浦口也被李昭寿占领。为了再度打开天京北路通道，李秀成会同左军主将李世贤进攻浦口、江浦，结果为江南大营提督张国梁所败，只得再次奏调前军主将陈玉成前来救援。4月上旬，陈玉成自庐州赶到，与张国梁清军再战于江浦，又未得手。之后，李、陈两军遂转战于六合、滁州，来安、天长、扬州间，不断调动清军，伺机袭占浦口。11月中旬，李、陈二军自六合进攻浦口，与张国梁清军大战五，六日，攻破清营50余座，斩提督周天培，占领了浦口。就在这时，李秀成因其部将李昭寿、薛之元叛变，受到了洪秀全的怀疑。洪秀全为了稳住李秀成，特意晋封他为“忠王”。

    1860年初，下关和九狱洲被江南大营清军攻占，天京被“困如铁桶一般”。在此严重关头，李秀成与干王洪仁玕商定了解围方案，他们运用历史上“围魏救赵”的策略，确定首先奔袭清军必救的杭州，诱迫江南大营分兵，然后返旆回救，与天京城内守军相配合，内外合击江南大营。

    方略既定，李秀成将浦口防务移交之后，即于1860年1月28日动身去芜湖，部署进军杭州。在这次会上，李秀成说：“官军精锐，悉萃金陵，其饷源在苏，杭，今金陵城外长潦已成，官军内围外御，张国梁又嗖瞄善战，攻之难得志，不如轻兵从简道疾捣杭州，杭州城危，苏州亦必震动，金陵大营惧我绝其饷源，必分师奔命以救之，我晌大营虚弱，还军急击，踏破大营，则苏杭皆我有也。”(薛福成：《书昆明何师失陷苏、常事》。)

    部署既定，李秀成即于2月10日率部出芜湖，经南陵，绕宁国南，克广德，留陈坤书驻守，自率主力入浙，连占长兴县泗安镇、虹星桥，又派侍王李世贤虚攻湖州，迷惑敌军，自率六七千众，乔装清军，经武康直趋杭州。杭州是浙江省城，也是江南大营的重要粮饷供给地，守城兵勇不足3000人。太平军的神速进军，使杭州清军猝不及防，3月19日即破城。

    对于太平军的攻浙意图，钦差大臣和春虽有所察觉，但由于咸丰帝严旨屡催，先后从江南大营分兵1.3万赴援浙江，其先头部队由总兵张玉良统带，于杭州城破后三日赶抵杭州城外。

    李秀成见张玉良率军赶到，得知敌已中计，即于次日悄然撤出杭州城，由余杭，孝丰间道火速北返。4月8日，李秀成于安徽建平(今郎溪)会齐各路将领，研究回救天京的部署；旋即分兵两路，一路由辅王杨辅清率领，攻取江苏高淳、东坝、溧水后，于4月23日进抵天京南郊秣陵关；另一路由李世贤率领，于攻占江苏溧阳后，分兵一支佯攻常州，主力则于23日占领句容，28日攻占天京东南要地淳化镇。此时，英王陈玉成也奉调由江北来援，于29日进抵天京西南伪江宁镇。

    各路太平军云集天京外围，号称10余万，形成了对江南大营的反包围，遂决定从五个方向分进合击。李秀成自率一路，由尧化门进攻紫金山东麓。天京城内的守军则从东；南各门出击。5月2日，总攻开始，各路太平军冒雨出击，与清军大战。5日，清军西翼防线被首先突破，火药库发生爆炸，响声震野，清军闻之丧胆，无心再战，遂纷纷弃营溃逃；随后，东翼防线亦溃，和春、张国梁等逃往镇江。清军苦心经营多年的江南大营，再次被摧毁。二破江南大营的胜利，是李秀成倡议、部署下组织实施的，是他一生中为太平天国立下的最大战功。

    太平军二破江南大营之后，干王洪仁玕与各路将领在天京庆贺胜利，并商议下一步进兵之策。李秀成与洪仁玕力主进军苏(州)常(州)，乘胜下取，然后再回顾上游。天王洪秀全批准了此项主张，命李秀成率军东征苏常，但限定一个月内肃清回奏。

    5月15日，李秀成率领东征大军由天京出发，当天占领句容。19日，大败清军于丹阳城外，击毙提督王浚、总兵熊天喜等，帮办江南军务张国梁于溃逃中坠河溺毙。钦差大臣和春逃往常州。

    李秀成于攻克丹阳后，率部继续追击。5月26日克常州，30日占无锡。和春逃至苏州西北的浒墅关，自杀身亡。

    6月2日，李秀成率部进抵苏州城下，群众热烈欢迎太平军。在内应和群众的配合下，太平军进占苏州，杀江苏巡抚徐有壬，收降清军五六万人，并缴获一批洋枪洋炮。

    太平军占领苏州后，即向周围扩大战果。李秀成自率一路继续东进。于6月间连占昆山、太仓，嘉定，青浦；7月1日克松江，李世贤部则于6月15日攻占浙江嘉兴。太平军自5月15日从天京出发，在一个半月内，即占领了长江三角洲除上海以外的大部地区。太平天国将这一带置为苏福省，成为尔后数年间源源供给天京粮饷的重要基地。

    李秀成攻下苏州等地后，没有执行洪秀全“一月肃清回奏”出要求，决定乘胜进图上海。当太平军进军苏常逼近上海时，英法驻上海公使即以维护上海商业为名，宣布保卫上海，并勾结一批买办官僚，组织“洋枪队”，公然与太平军为敌。李秀成对外国侵略者的本质和外交形势认识不足，把进攻上海仅仅作为一个军事问题，因此在没有调集足够的兵力和进行必要部署的情况下，便贸然行动，把希望寄托在列强的中立和部分清军的内应配合上。8月中旬，李秀成进兵上海，非但没有得到清军的内应(已被清方识破)，反而遭到英法军的坚决抗击，伤亡数百人，最后只得撤出战斗。李秀成非但未能进占上海，反而延误了进军上游的时闽。

    这时，洪秀全已意识到西线局势的严重，决定调动兵力进行反击。于是颁下严诏，命李秀成赶赴上游。李秀成于是带兵西上。按照洪秀全的部署，本来命他率部走北路，以便集中陈玉成、李秀成两支主力部队，进攻安庆围敌。但李秀成坚持走南路，致使洪秀全的意图未能得到贯彻。

    1860年10月下旬，李秀成率军自天京出发，经安徽太平府、芜湖、繁昌、南陵、石埭，于12月1日越羊栈岭进占黟县，离曾国藩的祁门大营仅60里。可惜，这时李秀成和太乎军其他将领都没有进攻曾国藩祁门大营的意图，从而丧失了歼灭湘军主帅曾国藩，夺取西征主动权的有利时机。

    李秀成此次进军的目的，是到江西、湖北召集义民，并与陈玉成约定于来年4月间合取武昌。他经过皖南，纯属过境性质，自从在休宁柏庄岭受到湘军鲍超部的阻击之后，便绕道徽州到婺源，折入浙江。在常山过年之后，1861年2月率部进入江西，经玉山、广信府，攻建昌、抚州不克，乃趋崇仁，宜黄、乐安，新淦，占樟树镇。由于赣江水涨和敌军的防堵，来能在此过江，只得沿江南进，于吉水渡江，占领吉安，才折而北上，连下瑞州、奉新、武宁，义宁，分兵三路进入湖北。这一带义民争相加入太平军，使李秀成部兵员大增，号称50万。在李秀成部占领武昌县(今鄂城)、逼近武昌时，已是1861年6月中旬，比预定时间迟了两个月。

    李秀成到了武昌外围，获悉江北陈玉成部已于两个月前回救安庆(《忠王李秀成给杰天义赖文光谆谕》(《太平天国文书汇编》第190页)中说：“照得月之初五日，接武昌县仁天安蔡弟送来弟自黄州寄来公文一件，已悉江北军情大略，未得细悉，仰弟将英王的事及皖省如何情形，细细禀明前来。”)，加之听说鲍超之兵(其实是总兵成大吉部)即将赶到，便贸然决定全军撤出湖北，大体上经由原路退回江西。

    陈玉成部自黄州后撤，李秀成又撤出湖北，遂使太平天国“合取湖北”的战略计划成为泡影。这时李秀成手下有几十万大军，如果能按计划“合攻湖北”，武昌城是完全可能攻下的，即使不能攻下，亦将进一步吸引敌军，减轻安庆外围的军事压力，对陈玉成，洪仁野等正在进行的安庆解围战也是有力的支援。可是，在此关键时刻，李秀成不顾大局，仓卒决定全军撤离湖北，临阵退缩，在军事上犯了不可原谅的战略错误。对安庆失守乃至太平天国后期军事的迅速恶化，负有不可推诿的责任。

    1861年7月中旬，李秀成中止了向武昌进军，并撤出湖北，经义宁、武宁，由瑞州而临江，渡过赣江到樟树镇，在铅山县河口镇，收编了自石达开部分裂回归的童容海、吉庆元等部20万人，队伍扩大到70万人。可是，这样大的一支队伍，李秀成没有用来救援安庆，也没有用来对付皖南的湘军，而东返江，浙战场去了。同年9月5日，安庆失陷。

    9月22日，李秀成率部自江西进入浙江，占常山，攻衢州不下，便直指杭州，迅速占领了杭州周围的府县。10月20日，进抵杭州城下，11月4日合围，经一个多月的围攻，便于12月29日再占杭州城。在此前后，侍王李世贤部也占领了浙东许多州县，并于12月9日占领了宁波。

    1862年(同治元年)1月7日，李秀成督部自杭州向上海进军。他把前线的指挥权委之于慕王谭绍光，自己回到了苏州。太平军在向上海进军途中，分作东西两路，先后占领了上海周围的青浦、奉贤、南汇、川沙，前锋分别抵达宝山吴淞镇和浦东高桥镇。

    对进抵天京城下的湘军，李秀成并不主张急攻，他认为湘军“由上而下，利在水军，我劳其逸，水道难争，其军常胜，其势甚雄，不欲与战。……待廿四个月之后，再与其战。”(《李秀成自述》，《太平天图文书汇编》第524页。)李秀成根据两破清军江南大营的老经验，不愿立即回救，但由于洪秀全严诏屡催，只得停攻上海，回到苏州，召集各将会商，最后确定率领十三王，领兵十余万(号称60万)到东坝会齐后，分扎方山、板桥一线，准备进攻雨花台湘军。

    李秀成率领各路太平军，以优势的兵力，数以万计的洋枪洋炮，对付2万余正遭疫疾折磨的病弱湘军，理应能够取胜；但由于诸王各有地盘，心志不专，都未作持久作战的准备，于抵达后不久，即连日轮番强攻，企求速胜，而湘军以逸待劳，凭垒固守，拚死顽抗，致使太平军围攻45日不下，最后因兵多而粮运不济，下令撤围。十三王回救天京的作战以失败而告结束。

    由于未能击败雨花台湘军，洪秀全对李秀成“严责革爵”，并命令他立即渡江北行，进攻湘军后方，以调动江南之敌北援，调动下游之敌上援，其目的仍是解救京围。

    1862年12月1日，李秀成遵照洪秀全“进兵北行”的指示，命部将林绍璋、洪春元等先行渡江北进。自己则去苏州处理常熟守将骆国忠叛变投清事件。直至1863年2月27日，李秀成才会同护王陈坤书等率大队渡江，占领浦口、江浦，又西进巢县、无为，后攻庐江、舒城不下，于5月11日直逼六安。这时正值青黄不接，粮食奇缺，加之敌军堵截甚严，李秀成便放弃西进湖北的计划，于5月19日，撤六安之围，折往寿州，随即东返，6月初回抵江苏天长、来安一带。这时，天京城南要隘——雨花台石垒被湘军攻陷，洪秀全又命令他速回天京。6月下旬，太平军开始南渡，遭湘军水师炮船的拦截轰击，数万将土被打死、淹死。最后抵达南岸不到1.5万人。“进北攻南”的作战行动又告失败。

    这时，陈玉成已殉难，李秀成部几经损折，精锐失去大半，天京解围的希望就更加渺茫了。

    1863年6月下旬，李秀成自江北南渡，回到天京。这时苏浙战场的形势已发生了很大变化。在浙江战场，左宗棠率湘军节节东侵，宁波、金华，绍兴等已先后失陷。在苏南战场，李鸿章正督率淮军对苏州实施三路进攻，苏州外围的常熟、太仓、昆山、吴江已相继失守，前线纷纷告急。9月20日，李秀成带领数万部队抵达苏州，人心稍定，他即组织部队对围敌进行反击，奋战半月没有奏效。11月28日，李秀成入苏州城。这时淮军和“常胜军”已进抵苏州城下。他发现，苏州守将中的郜永宽等人已有投敌之意，但他没有采取措施予以制止。u月30日李秀成撤出苏州，郜永宽等人即于12月4日杀害守卫苏州的主将谭绍光，献城降清。

    李秀成离开苏州后，在丹阳屯驻了几天。那时李世贤劝他不要回京，别作他图，但他出于对天国臣民和家眷的挂念和责任，还是连夜赶回了天京。1863年12月19日，李秀成上殿启奏天王，陈明当前形势，提出了“京城不能保守，曾帅兵困甚严，濠深垒固，内无粮草，外救不来，让城别走”(《李秀成自述》，《太平天国文书汇编》第527页。)的积极建议，结果，他的建议非但未被洪秀全采纳，反而招来了严厉斥责，最后他含著眼泪走出宫门。

    李秀成回到天京之后，负责守城事宜。回城后第三天，就率队出城打击敌人。1864年1月初，他还率队前往镇江、常州之交的奔牛镇，企图援救常州。2月28日，天京行将合围，李秀成又率马步数千人，猛扑锤山南麓敌营不利。当B，湘军攻占了紫金山巅的天保城：3月2日进驻太平门、神策门外，合围天京。李秀成困守孤城，坚决抗击湘军的进攻。6月1日，洪秀全病死，由幼主洪天贵福即位，一切军政事务，统归李秀成执掌。湘军曾于城南、东、北三面挖掘地道30余处，李秀成组织太平军进行对挖，其中绝大部被挖穿而失效，有效地破坏了湘军的攻城计划。7月3日，近城的地保城(即龙脖子)失守，湘军在山坡上安炮百余尊，对守城太平军昼夜轰击，掩护在城下挖掘地道。7月19日中午，地保城附近城墙被轰塌，湘军冲入城内，其他各门的敌军也扒城而入。李秀成由太平门回到天王府，独带幼主一人，将自己的乘马让与他骑，一齐拥向清凉山。入夜，又折回太平门，伪装湘军，由缺口冲出城外，向孝陵卫方向突围。不久与幼主失散，自己也在方山附近被奸民俘获解送清营。

    李秀成被俘之后，被曾国荃关在一个人木笼中，经受了敌人的酷刑。7月28日，曾国藩自安庆到南京，当晚亲自讯问李秀成，并令他写出详供。从7月30日起，他以每天7000字左右的速度，书写了数万字的笔供(即《李秀成自述》)。在他的这篇笔供中，流露出不少阿谀敌人、冀图苟活的言词，尤其是所写十条《招齐章程》，显系为虎作伥的变节行为，留下了可耻的污点。可是，李秀成这一切也并未换得敌人的宽宥，8月7日被杀害。