10月22日，北伐军自深州引兵东向，直逼天津，后在独流、静海构筑工事，坚守待援。僧格林沁部亦东移，初驻杨村(今武清)，继屯永沽县的王庆坨，以屏障京师，并声援围攻独流、静海的胜保军。由于胜保军屡攻太平军受挫，1854年2月，清廷命僧、胜合军，僧部进至前线王家营。北伐军在独流、静海坚守100天后，于2月5日突围南走，僧格林沁、胜保率军南下追击。在子牙河一带，僧部有所斩获，清廷嘉赏“湍多巴图鲁”名号。

    北伐军为太平军的精锐，战斗力强，能攻善守，尤其擅长构筑栅垒地道，凭借工事顽强抵抗，僧格林沁对此采用的战法是，督马队紧迫不舍，督步队掘濠围困，使太平军始终不得脱，他初围北伐太平军于河间县的束城镇。一个月后，北伐军突围至阜城，再困之。时太平天国派出援军北上入山东境，胜保奉命分军南下防堵，僧格林沁自率所部2万余人继续与北伐军作战。

    5月5日，北伐军自阜城再度突围东走，占领东光县的东西连镇。僧格林沁当日率马队赶至，再度实行包围。28日，李开芳率北伐军600余骑突围，占据山东高唐，胜保在追歼北伐援军后，得知李开芳走高唐，即率部前往围困，僧格林沁继续围困连镇。他在连镇外围开挖长壕(宽、深各两丈)，构筑长墙(高一丈五六尺，宽八九尺)，每隔1丈，支帐蓬1座，派兵10名，以此防太平军再度突围。然而，清军的数次进攻皆被挫败，损兵折将，僧格林沁遂以围代战，每隔若干时日，虚报战果以应付咸丰帝的斥责。同时，他令在长墙以外另筑套堤储水，引运河水浸灌连镇。太平军数次突围，未获成功，东连镇被水淹，米麦渐缺，俱食黑豆，局势日益困难。僧格林沁乘机展开诱降活动。北伐军先后山降者达3000余人。1855年2月12日他率部猛攻西连镇，太平军被迫于19日撤出，专守东连镇。林凤祥欲利用其诱降阴谋，命部下90余人诈降，以期里应外合，突出重围，然此计被僧识破，诈降人员全被杀害。3月7日，僧格林沁乘北伐军弹尽粮绝之际，率军攻克该镇，俘林风祥。消息传京，咸丰帝晋封他为博多勒噶台亲王。

    胜保部围攻高唐，历时10月，师劳无功，清帝叠次申斥。僧格林沁在连镇得手后，清廷命其移兵高唐，取代胜保，进攻李开芳部。

    僧格林沁选马步精兵8000南移，见高唐城高池深，粮弹充裕，兼之棚垒地道濠沟工事完备，知此处易守难攻。当他获悉李开芳欲突围的情报，便设计诱其出城围歼。3月17日，城南清军故作疏防之势，李开芳中计，率部突围，清军骑兵500衔尾追击，李开芳遂占据高唐南50里的茌平县冯官屯等三村，挖濠沟地道坚守。次日，僧格林沁率清军大队赶至，攻占西边两村，并以大炮，将村内房屋尽行轰塌。而太平军凭借濠沟，地道顽强抵抗，清军无法攻入。僧格林沁乃施水淹计，征发民工数千掘水渠120里，引运河水至冯官屯，另在屯外构筑高墙，防其突围。历时经月，水渠成，4月20日放水浸灌。至5月中，屯内平地积水数尺，濠沟、地道被淹。僧格林沁督部一面实施炮击，一面展开诱降活动。31日，李开芳率部众80余人突围时被俘，清军占领冯官屯。

    至此，历时两年的太平天国北伐失败了，北伐军全军覆没。僧格林沁因此而声名大噪，咸丰帝赏其亲王爵世袭罔替。僧格林沁回京后，清廷曾让其兼任崇文门监督，并先后调任镶蓝旗满洲部统，正黄旗领侍卫内大臣等要职。

    僧格林沁随即至天津大沽一带主持海防。他先后调集清军万余名，分布扼要处所防守，重建被英法联军摧毁的大沽炮台，使之成为安有重炮60位的强大炮台群，在海口排列拦江铁链、安设铁戗，以阻滞敌舰，另于双港、营城、北塘、山海关等处修建炮台，部署防务。与此同时，他特别重视军伍训练，如期操演。他规定：以鸟枪，抬枪作为兵士必考之技；此外，如能演放大炮有准每月加银5钱，如识水性能潜水者每月加银5钱，如能在肉搏时持鸟枪可抵长矛者每月加银5钱，如在腰刀、长矛等各技演习出众者每1技每月加银1钱。他言之有信，赏罚严明。各处调来的弱军，在他麾下练成劲旅。

    1859年6月9日，英法军舰22艘“护送"两国公使北上换约。17日，抵大沽口外，连日侦察。僧格林沁下令大沽各炮台偃旗息鼓，官兵从暗中瞭望，炮台营墙外不露一人，火炮俱用炮帘遮挡，以迷惑敌军。英法联军根据上次作战经验，轻视大沽防卫力量，战前未做充分准备。他们拒绝行走清政府指定的进京换约路线——北塘，于6月25日晨，以炮艇12艘直闯大沽，强行拆除海口铁戗、拦栅等障碍，开辟通道。下午2时许，英法联军拆除第一道障碍时，各炮艇直逼炮台，两军相战。僧格林沁督率大沽4炮台守军4000余人奋勇作战，第一批炮弹就击中联军指挥艇“鸻鸟号”，英侵华舰队司令贺布少将中弹受伤。激烈的炮战进行了两个多小时，大沽守军越战越勇，打得英法炮艇沈的沈，伤的伤，几乎无一艇未中弹。贺布不甘失败，下令登陆，企图夺取南岸炮台。英法联军660人乘小船登上南岸浅滩，僧格林沁即调鸟枪兵、抬枪兵进行射击，北岸炮台亦发炮支援。侵略军的登陆部队在没膝淤泥中难以前进，守军的枪弹炮火又予以重大杀伤。至夜，联军不得不撤出战斗。此战，僧格林沁部以阵亡32人的代价，取得了击沈敌艇3艘，重创3艘，毙伤敌448人的战果。这是中国近代反侵略战争中为数不多的重大胜利之一。僧格林沁的声誉由此达到顶点。

    英法联军失败后，思欲报复，准备扩大侵略。僧格林沁亦厉兵秣马，作好再战准备。他曾下令捞起被击沈的英炮艇上的火炮，进行彷制，但未得其技，彷制未成。严冬季节，不令守军撤回度冬，继续训练。但是，他从上次的胜利中错误地认为英法军队不善于陆战，如登陆，必不能携带大炮，正利于清军马队抄袭。为此，他放弃守北塘海口，将守军撤至距海口30里的营城。他预定的作战方案是：英法联军若沿北塘河上溯，以营城炮台守军扼之，若在北塘登陆，攻击大沽炮台侧背，则以驻在新河的清军马队奔袭，营城清军出击，两面夹击。他在奏折中写道：“该夷既失船炮之险，我兵又可施驰骋之力，较之北塘设防，更有把握”。(《第二次鸦片战争》第4册，第111页)僧格林沁不守北塘的错误，是后来作战失败的重要原因。

    1860年5月，英法联军以各类军舰110艘，运输船100余艘运送地面部队近2万人北上。27日，英军占领大连。6月7日，法军占领山东芝罘。7月，联军开进渤海湾。他们在侦察之后，没有攻打重兵防守的大沽，而是于8月1日在未设防的北塘登陆。由于清廷意在言和，僧格林沁奉旨不得先行迎击，登陆行动在不受阻碍的情况下进行了一个星期。12日，联军万余人由北塘进攻新河。新河清军马队2000人迎战，伤亡近400人，新河失陷。14日，联军继续进攻塘沽，守军3000力战不敌，撤至大沽北岸炮台。此时大沽炮台的侧背完全暴露，难以防护，僧格林沁拟死战报国。咸丰帝闻讯甚急，京畿一带清军被僧带往海口，若在大沽失败，京师无兵无将可守，乃下旨：“天下根本不在海口，实在京师”，要僧格林沁注意带兵回救。21日，英法联军进攻北岸石缝炮台，激战2小时后，石缝炮台失陷。下午，大沽北炮台未经激战而失陷。僧格林沁见事不可为，乃率南炮台守军撤退。他经营三我，费银10万的大沽各炮台，被侵略军从侧背攻破。

    僧格林沁至此，尚未意识到自己对英法联军陆战能力判断的错误。由于清廷和战不定，僧格林沁的马队奔袭战术未得到充分运用。他放弃双港、天津等处，一直退往通州，宣称：“倘该夷敢于北犯，临时酌量，总须与之野战，断不可株守营垒，转致受敌”。(《第二次鸦片战争》第4册，第503页。)

    9月2日起，清廷与英法联军谈判，至17日，谈判破裂。18日上午，僧格林沁奉命擒拿谈判代表巴夏礼等人。中午，张家湾之战爆发。此战正是僧格林沁所希望的野战，但清军马队抄袭敌军时，遭到猛烈炮击，马匹惊骇，回头狂奔，冲乱了自己的步兵，顿时清军阵势大乱，马步兵自相践踏，纷纷溃退。僧格林沁只得收拾余部退守八里桥。21日，英法联军进攻八里桥，僧格林沁会同瑞麟部，胜保部迎战。他仍然以骑兵打头阵，步队在后伺机出击。结果八里桥之战实际上成了清军骑兵与英法联军炮兵之间的战斗。勇敢的骑兵在敌猛烈炮火下冲击再三，但始终未能冲至敌阵，最近点尚差四五十米。清军大败，僧格林沁见大势已去，率残部遁去。次日，咸丰帝出逃热河承德(今属河北)，诏令革除僧格林沁王爵和各项职务差使，仍留钦差大臣。僧格林沁率屡败之师避于京西南，不敢出战，听任侵略军在圆明园、京城肆虐。至10月下旬，英法联军迫使清廷签订丧权辱国的《北京条约》，逐次退往天津。

    活跃在中国北方的捻军，威胁著清廷的统治。1860年11月5日，即《北京条约》签订后的第十天，咸丰帝即开复僧格林沁郡王爵，命其统兵南下，镇压捻军等反清武装。

    僧格林沁领万余人，驱散了直隶南部的小股反清武装后，于12月17日进驻山东济宁。他新败之余，思“功”甚急，不顾条件优劣，督部仓卒迎战捻军，结果初败于巨野县之羊山集(12月26日)，部将格绷额等被击毙，次年， 2月20日再败于菏泽县之李家庄，所部被歼近千；3月17日又败于汶上县之杨柳集，部将伊兴额等中伏被斩。3个月之内，连败3仗，僧格林沁的威名大损。他开始谨慎用兵，率部凭黄河而取守势，并逐个镇压了活动于山东境内的捻军、长枪会，文贤教等反清武装。

    8月2日，清廷命僧格林沁会同湖广总督官文、湖北巡抚严树森、河南巡抚郑元善、河南团练大臣毛昶熙、署漕运总督吴棠等合力进攻淮北捻军。20日，令僧格林沁统辖山东，河南军务，授权调遣直隶、山西和安徽、江苏的蒙、亳、徐、宿等地防兵，四省督抚提镇以下官员，统归节制。这一命令将攻捻各军的指挥权全部授于僧格林沁。他是继曾国藩之后第二个获得如此重大兵权的人物。

    僧格林沁受命后，督部于10月中旬开始进攻。时捻军集兵20万于淮北，依托圩寨进行防御。僧格林沁则在清廷的命令下，采用逐渐进取、步步为营、逐点进攻的战法，先后攻破庐庙、邢大庄、刘集、蒋集、韩楼、马村桥等捻军据点，占领了毫北、亳东地区，捻军首领李廷彦、孙彩兰、杨兴文、杨兴广等死难。在军事进攻同时，僧格林沁还开展政治诱降，宋喜元、赵浩然、刘天祥等叛变投清。淮北捻军局势岌岌可危。1863年3月16日，僧格林沁移大营至亳州庙集，督部向雉河集发动进攻，捻军领袖张乐行领兵迎战。数万军队大战雉河集一带平原。清军以马队进退捷便而获胜。土9日，僧部攻占雉河集。20日、2土日，两军再度交战，捻军失利，张乐行仅率20余众逃出，由于叛徒出卖被俘，僧格林沁施以极刑将其杀害。此战，捻军主力受到重创，清廷嘉赏僧格林沁，仍以亲王世袭罔替。

    1865年1月，捻军经嵩县、伊阳(今汝阳)再返鲁山，设阵待敌。28日，僧格林沁仍以三路进攻，捻军佯攻，诱僧军过淄水(沙河)，回军猛击。清军大败，僧格林沁在部将的救援下，侥幸脱出。

    捻军获胜之后，北上东走南下，足迹遍于半个河南。3月底由考城进入山东，在曲阜、肥城、兖州、郯城转了个圈，打进江苏。而在赣榆、邳州打了个弯，复入山东，在鲁西南又盘旋一阵，至5月中抵菏泽一带。僧格林沁督部追击数月，行程3000余里，部众劳累不堪，自己亦精疲力尽，常以酒解乏，跃马再追。追至菏泽一带时，已数十日不离马鞍，手疲不能举马缰，以布带束腕系肩驭马。清廷提醒他“未可一意跟追”(《剿平捻匪方略》卷226，第27页。)，但他刚愎自用，无视此令。一路上僧军虽胜仗不少，但未能歼捻军主力。捻军却在当地民众的支援下，力量有所壮大，正在菏泽以北的高楼寨一带设伏，准备决战。

    5月17日，僧军约万人追至高楼寨以南的解元集，得知捻军主力在高楼寨时，便于次日拂晓向该地进逼，捻军佯战，且战且走，意在诱敌。僧格林沁求战心切，不虑邓州、鲁山两次失败的教训，麾军分三路进击。中午，僧军进至高楼寨，捻军见敌中计，顿时号角齐鸣，伏兵杀出。激战数小时，清军大败。僧收拾残部退入高楼寨南的一小圩郝胡同(一作葭密寨)。捻军即将该圩包围，并掘长壕以防突围。当夜三更，僧格林沁率随从冒死突出，昏夜不辨路，东奔吴家店，随从仅剩一半。遇捻军再战，马蹶，被砍死在麦田里。是役僧部被歼7000余人(参见)。