Волнения среди наших киргизов приняли уже настолько серьезные размеры, что большая их часть перешла на сторону кокандцев, силы которых исчислялись до 22 тысяч человек. Ввиду этих причин положение русских в Заилийском крае надо было признать критическим.
К счастью, войска кокандцев состояли из небольшого числа регулярных сарбазов, а остальные представляли собой милицию. Главным начальником был ташкентский бек Канаат-Ша, пользовавшийся известностью благодаря своим успешным действиям против бухарцев. Перейдя в наступление, кокандцы двинулись от Пишпека по долине реки Курдай к реке Дутрин-Айгирь, в направлении на Верный, пользуясь при этом поддержкой киргизов, начавших массами переходить на их сторону.
Спешно выдвинувшись навстречу кокандцев, Колпаковский поставил в Костеке 8-й линейный батальон, четыре сотни и семь орудий (майор Экеблад); на кургане Скурук — одну роту с ракетным станком (поручик Сярковский); у Узунагача — одну роту, одну сотню и два орудия (поручик Соболев); в Каселене — полсотни; в Верном — две роты и полсотни и, наконец, остальные войска — в Илийском и Заилийском укреплениях.
Первое наступление 19 апреля в числе 10 тысяч человек под начальством Алим-бека в обход Узунагача окончилось для них неудачно, и они были отбиты с большим уроном, отступив под сильным огнем русских, но тотчас предприняли новое наступление по долине реки Кара-Кастек. Получив известие об этом, подполковник Колпаковский успел к вечеру 20 октября собрать большую часть своих сил (три роты, две сотни, шесть орудий и два ракетных станка), подошедших налегке, а 21 октября, не ожидая атаки кокандцев, русский отряд быстро вышел навстречу неприятелю, двигавшемуся по местности, изрезанной оврагами и целым рядом параллельных высот. Едва показались кокандские войска, как выехавшие вперед четыре орудия, опередив казаков, картечным огнем заставили кокандцев отступить за следующую гряду. Тесня неприятеля, отряд дошел до Кара-Кастека, где неожиданно был атакован с флангов и тыла конными скопищами кокандцев, причем рота поручика Сярковского едва не взята была в плен, но, к счастью, ее успели выручить посланные Колпаковским две роты.
Не выдержав залпов, кокандцы отхлынули и в это время были атакованы всем отрядом: с левого фланга — ротой Шанявского, с правого — ротой Соболевва, а в центре открыла огонь артиллерия. Рота Сярковского с сотней и ракетным станком, заняв позицию под углом, охраняла правый фланг и тыл отряда.
Бросившись в атаку, рота Шанявского штыками опрокинула сарбазов, а за ними, после нескольких попыток перейти в наступление, повернули и все силы кокандцев. Несмотря на усталость, отряд преследовал неприятеля на расстоянии двух верст с лишком, отбиваясь в то же время от шаек киргизов, бросившихся на отряд с тыла и флангов. За день отряд преодолел 44 версты, выдержав при этом жестокий восьмичасовой бой. Кокандцы же потеряли при Узунагаче до 1000 убитыми и ранеными и поспешно отступили за реку Чу.
По общему заключению, во все войны наши в Средней Азии до 1865 г. ни разу интересы России не подвергались такому страшному риску, как перед боем при Узунагаче. Если бы Колпаковский не принял решительных мер и не взял инициативу наступления на себя, трудно сказать, чем кончилось бы нападение 20-тысячной массы кокандцев, особенно если принять во внимание, что малейший успех мог привлечь на их сторону всех киргизов Заилийского и Илийского края. Моральное значение победы у Узунагача было огромным, поскольку она наглядно показала силу русского оружия и слабость кокандцев.
Император Александр II оценил значение Узунагачского боя и написал на реляции: «Славное дело. Подполковника Колпаковского произвести в полковники и дать Георгия 4 степени. Об отличившихся войти с представлением, и всем штаб- и обер-офицерам объявить благоволение, знаки отличия военного ордена выслать Гасфорду, согласно его желанию».
В 1862 г. полковник Колпаковский, установив порядок в управлении киргизскими кочевьями, произвел новую рекогносцировку, перейдя реку Чу (четыре роты, две сотни и четыре орудия), и взял кокандскую крепость Мерке. Получив затем подкрепление, 24 октября, уже с отрядом в составе восьми рот, одной сотни и восьми орудий, вторично взял восстановленную кокандцами крепость Пишпек.
На сырдарьинской линии военные действия продолжались, и в 1861 г. отрядом генерала Дебу (1000 нижних чинов, девять орудий и три ракетных станка) были взяты и разрушены кокандские крепости Яни-Курган и Динь-Курган.
Таким образом, наступление русских войск на кокандские владения продолжалось безостановочно, и одновременно с этим в Заилийском крае были расширены наши границы с Китаем на востоке, а в 1863 г. заняты Берухудзир, Кошмурух и Алтын-Эмельский перевал, причем отряд капитана Проценко (две роты, одна сотня и два горных орудия) нанес сильные поражения китайцам.
В конце 60-х гг., почти одновременно с военными действиями против Бухары, продолжалось движение по направлению к Китайскому Туркестану и покорение Заилийского края. Беспокойное кочевое население Китайского Туркестана, состоявшее из калмыков, уже давно тревожило своими постоянными набегами русских подданных киргизов. В то же время китайские подданные дунгане (мусульманские китайцы) поднялись против китайцев, которые, видя полную невозможность справиться своими силами, обратились за помощью к русским властям.
Считая такое положение на границах недавно завоеванного края недопустимым и опасным и находя необходимым принять меры к умиротворению населения прилегающих китайских областей, генерал Колпаковский, с отрядом из трех рот, трех сотен и четырех орудий, двинулся в 1869 г. в западнокитайские владения. Здесь около озера Сайрам-Нор, встретив огромные скопища таранчинцев, он вступил с ними в бой и рассеял их, а затем 7 августа взял с боя крепость Каптагай.
Но таранчинцы и калмыки начали вновь стягиваться у Борахудзира, вследствие чего русский отряд направился к этому пункту и, нанеся страшное поражение этим скопищам, занял укрепление Мазор и Хоргос. Впрочем, первое из них он вынужден был вскоре оставить ввиду малочисленности русского отряда, а кроме того, подстрекаемые китайским властями, кочевники и оседлые таранчинцы стали угрожать уже русским владениям.
В 1871 г. генерал Колпаковский с большим отрядом (10 рот, шесть сотен и 12 орудий) вновь вступил в китайские пределы, заняв 7 мая с бою крепость и город Мазор и, оттеснив таранчинцев к крепости Чин-Чаходзе, взял ее штурмом 18 июня, а 19-го — крепость Сайдун, подойдя к главному городу Заилийского края Кульдже, который и занял 22 июня.
Вместе с занятием Кульджи закончились военные действия в Семиречье, и область эта, образованная из Алатаувского округа и Заилийского края, получила возможность мирно развиваться, входя в состав России. Позднее Кульджа и прилегающий к ней район, занятые исключительно в целях умиротворения населения, после полного успокоения его были возвращены обратно Китаю.
Из завоеванных же земель была образована одна из богатейших областей России — Семиреченская, с главным городом Верным, где на страже русской границы с Китаем стояли казаки вновь учрежденного Семиреченского казачьего войска. С назначением в 1864 г. начальником Западносибирской линии полковника М. Г. Черняева и с усилением войск Заилийского края началось более быстрое движение вперед благодаря особой энергии и предприимчивости нового начальника, признавшего необходимым возможно скорее сомкнуть Заилийскую и Сырдарьинскую линии. Между крайними пунктами их оставалось уже незначительное пространство, куда проникли шайки кокандцев, производя неожиданные нападения и волнуя киргизское кочевое население, покорно подчинявшееся русским до первого появления кокандцев. Дикие наездники пустыни находили это положение особенно удобным, как дававшее им возможность производить безнаказанно набеги и грабежи враждебных им родов.
Признав необходимым, продвинувшись еще вперед, оттеснить кокандцев, полковник Черняев с отрядом из пяти рот 8-го Западносибирского батальона, 4-й роты 3-го Западносибирского батальона, стрелковыми ротами 3-го Западносибирского батальона, полубатареей казачьей артиллерии и 1-м Сибирским казачьим полком двинулся из Пишпека по направлению к Аулиэату и, появившись неожиданно под стенами этой крепости, расположенной на значительной возвышенности, 4 июня взял ее штурмом. Спустя две недели им был выслан летучий отряд подполковника Лерхе (две роты, полсотни, два орудия и один ракетный станок), который, перейдя со страшными трудностями снежный хребет Кара-Бура, спустился в долину реки Чирчик, напав на кокандцев, разбил их скопища и покорил каракиргизов, кочевавших в долине Чирчика. Главный же отряд Черняева снова продвинулся вперед, к Яс-Кичу, заняв 11 июля Чимкент, и прошел с 13 по 15 июля с боем до Киш-Тюменя.