太平军定都天京后，清政府气急败坏，马上组织军队反扑，试图封锁困死天京。钦差大臣向荣带清军1. 4万多人，于3月31日赶到天京城东沙冈、孝陵卫，建立江南大营。两周以后，另一钦差大臣琦善，带直隶、陕西、黑龙江、吉林等地骑兵、步兵1. 8万人，在扬州城外建立江北大营。这两个大营虽不能对天京有致命的威胁，却也屡屡制造麻烦，成为天国的肘腑之患。
太平天国的领袖们在取得一连串重大胜利后，斗志高昂，信心倍增，又制定了分兵出击的战略计划：
第一、在天京外围积极作战，努力摧毁江北大营和江南大营。
第二、派遣精锐远袭北京，捣毁清王朝的统治中心。
第三、出师西征，夺取长江中、上游各省，占据武昌、九江、安庆三大要地，以确保天京的供给和安全。
这个战略计划虽然气魄大、斗志旺，但也含有骄傲轻敌的意味。太平天国作为一个新生的尚不巩固的政权，要同时开辟三个战场，显然是力不从心的。
1853年5月初，北伐军出发了。这支队伍约2万人，由天官副丞相林凤祥，地官正丞相李开芳，春官副丞相吉文元率领，经浦口向滁州方向挺进，击溃察哈尔都统西凌阿2000骑兵。
由秋官正丞相朱锡锟统率的另一支北伐军则由浦口取道六合北上。在六合龙池击败清军4000骑兵。但不幸当晚营内火药爆炸，伤亡惨重，损失兵力1000余人。朱锡锟毫不气馁，收集余部，西走滁州，与林凤祥、李开芳部队会师。从此北伐军进军迅速，连续攻克怀远、蒙城、毫州等县，进入河南，直逼归德（今商邱）城下。太平军开炮轰击，捻军在城中作内应，打开南北两门，遂攻占该城，杀参将范正伦等清军官兵近4000人，缴获火药2万余斤，铁炮无数。河南巡抚陆应谷弃轿逃窜，免于一死。这是北伐军第一次大胜仗。
北伐军所经之苏北、河南正闹饥荒，捻军的斗争也相当活跃。当北伐军出现时，处于死亡边缘的饥民一批批投入太平军。捻军也四处响应，或联合作战，或充当向导。北伐军迅速壮大，人数远远超出出征时的2万人。
北伐军准备在离归德40里的刘家口抢渡黄河，但清军事先已得到情报，将所有船只驶到北岸烧毁，并在对岸严密防守。太平军被迫放弃北伐最佳路线，转而向西，沿黄河南岸继续寻找渡口和船只。在汜水、巩县，得到当地船民、挖煤工人的支持，借助民船和运煤船，强渡黄河，过温县，7月 8日包围怀庆（今泌阳），为了夺取怀庆城内存有的粮食、火药、兵器，北伐军攻城近2个月，然后主动撤围西去，绕行山西进入直隶。刚刚受到朝廷封赏的胜保率兵紧追不舍，但太平军进军神速，胜保一路尾随，疲于奔命。太平军幽默地在路边竖起木牌，上写“胜保免送”。
朝廷赐胜保神雀刀，对副将以下有先斩后奏之权，提高了胜保指挥权。胜保更尽心卖命，率军绕到太平军前面。太平军当机立断，改北行为东进，渡沁水，进入太行山区。经晋、冀、豫交界的涉县、武安，出其不意直抵临洛关，再由临洛关北上，10天连下9城，就像一把尖刀直插清朝统治的心脏。咸丰皇帝吓得要逃往热河，诏谕各省巡抚将税收送到热河行宫。当咸丰召集王公大臣议事时，“皆涕泣丧胆，眼眶肿若樱桃”，京师官员“无不如鸟兽散”，官绅富户卷起金银细软逃出城的达3万多户。咸丰急调大批清军汇集到北京，保定一带。北伐军向天津进发，于10月 29日攻占静海县、独流镇，前锋离天津仅10里。但此时京、津清军防御已严密，前进困难，加上冬季来临，太平军将士很不习惯北方的严寒，北伐陷入停顿。北伐军在饥寒交迫中与优势敌人战斗达3月之久，终因天京援军不到，难以久支，于1854年3月9日南撤到阜成待援。
北伐军在阜城战斗了1个多月，吉文元战死，1854年5月5日突围南下，到了河北南部的连镇。进镇后，北伐军还有近万人。他们听说天京来的援军已抵达临清，便由林凤祥留守连镇，李开芳率2000骑兵南下接应。李开芳到高唐州时，才知援军早已南撤，只得就地抗敌。北伐军本已兵力单薄，如今又被分隔包围，处境更危急。
林凤祥军在连镇顽强抗击清军达10个月之久，1855年3月7日，连镇被僧格林沁攻陷。林凤祥手舞大刀，杀开一条血路，不幸手臂中箭，刀落被俘。 3月15日，林凤祥在北京被杀害，在遭“寸磔（zhé）”酷刑时，“刀所及处，眼光犹直视之，终未尝出一声”。
僧格林沁又率军转攻高唐，3月17日，李开芳率800多人突围，退至茌（chí）平县冯官屯。清军引河水灌冯官屯。5月31日屯被攻破，李开芳等80余人被押到北京杀害。在刑场上，李开芳部将还踢死、踢伤两个敌人。
北伐军苦战两年，驰驱6省，转战5000里，终于全部壮烈牺牲了，但北伐军艰苦卓绝的斗争，震撼了清朝统治的心脏。
由于太平天国领袖们战略上的错误，没有认识到必须集中天国优势兵力去扫荡中原，一鼓作气推翻清朝廷的重要性，只派2万多人的北伐军孤军深入，后援又跟不上，因而白白损失了一支能征善战的精锐部队，这样就失去了乘胜直捣北京的大好时机，使清政府得以稳住阵脚，重整旗鼓，实行反扑。
太平天国在派军北伐的同时，也开始举行西征。1853年5月中旬，春官正丞相胡以晃、夏官副丞相赖汉英、殿左一检点曾天养等，率战船1000多艘，浩浩荡荡沿江西上。西征的目的是：夺取长江沿岸安庆、九江、武汉三大城市，控制长江上游，一方面可屏障天京，获取粮饷的稳定供给；另一方面可切断清朝廷与长江以南各省的联系，以形成天国运动席卷南中国的形势。本来上述三大城市及沿江许多州县，在太平军由广西进军南京时已攻占过的，但那时急于夺取南京，随占随弃，现在是重新去攻占。
西征军约5万人，开始时进展迅速。6月10日攻克安庆，由胡以晃留守，赖汉英继续西进，接着占领江西的湖口、南康，6月24日以重兵围攻南昌。清政府从四面八方调集重兵顽抗。围南昌3个月未能破城，9月24日，太平军便撤围转而攻克九江，留林启容据守，以沟通长江中下游。
此时，翼王石达开代胡以晃为西征主帅，将西征军分成两路，北路由胡以晃和曾天养率领，进军皖北。1854年1月攻克庐州（今合肥），相继收复周围22个县，新任安徽巡抚江忠源兵败后投水自杀。江忠源是个办团练起家专以农民军为敌的地主武装头目，他所率3000人被歼，是太平军西征的一个重要战果。西征军的南路由石实祯、韦志俊率领，挺进湖北。1853年10月攻克汉口、汉阳。这时武昌已指日可下。但由于江北大营猖狂进攻，天京吃紧，西征军奉命回援，于是11月6日退出汉口、汉阳。直至东线战事告一段落，西征军才重回湖北。1854年2月12日在黄州（今黄冈）大败清军，击毙湖广总督吴文镕。2月16日第三次攻克汉口、汉阳，进而围攻武昌， 6月26日第二次攻克武昌。西征军南路由林绍璋率领，攻入湖南，连克岳州、湘阴、靖港，3月11日攻克宁乡，长沙震动。但是，太平军在此突然遇到劲敌湘军，其头子是曾国藩。
曾国藩是湖南湘乡人，1838年考中进士，入翰林院，担任过兵、吏部侍郎。在太平天国运动兴起时，他因母亲去世而在湘乡老家守丧。咸丰皇帝见八旗、绿营兵不是太平军的对手，便命令大江南北各省官僚地主举办团练。曾国藩受命在湖南办团练后，就创建了湘军。其将领主要是湘乡人，士兵由营官自己招收，每营士兵只服从营官一人，整个湘军只服从曾国藩一人，形成一种浓厚的封建隶属关系，结成对抗太平军的死党，克服了绿营“将不知兵，兵不用命”的弊端。1854年3月，湘军水陆两军练成，共1. 7万多人，是当时最大的一支团练，曾国藩成了近代中国军阀的鼻祖。
4月下旬，太平军与湘军在靖港、湘潭一带激战。在靖港，太平军用炮火猛烈轰击湘军水师，打得湘军船只在江中团团乱转，前进不得。陆路湘军在太平军的打击下，纷纷争上浮桥逃命。曾国藩树立令旗，下令“过旗者斩”但兵败如山倒，人人争先恐后从旗旁绕过，向后狂奔。这一仗，湘军差点全军覆没。曾国藩羞愤交加，跳水寻死，被随从捞起。由于太平军没有把这支凶恶的武装彻底歼灭，使曾国藩有了一个喘息的机会。他用了3个月的时间，重造战船，再募士兵，准备反扑。在湘潭，湘军主力战胜林绍璋，军太平军伤亡达万人之多，战船多被焚毁，这是太平天国起义以来损失最惨重的一次战斗。太平军退守岳州，湘军乘胜追击，7月25日陷岳州。8月9日，湘军进犯城陵矶，太平军勇猛的老将曾天养率军歼敌数百，击毁击沉船舰30多艘。湘军将领塔齐布也很凶悍，但与曾天养交手时却无法占上风。湘军正要败退，忽然一颗流弹打中曾天养前胸，曾天养怒不可遏，大叫着冲入敌群，横冲直撞，杀伤敌人数十，举枪向塔齐布猛刺，不料刺在马上，自己也从马背上跌下，壮烈牺牲。
太平军受挫后，由湖南退回湖北。湘军则死死咬住不放。清廷新任湖广总督杨霈（pèi）、荆州将军官文，也从北面逼向武汉。10月14日，武汉三镇失陷。太平军守将黄再兴、石凤魁仓皇撤退，使在汉水的太平军千余条战船和守军遭湘军全歼。
湘军攻占武汉后，水陆两路向下游前进，12月2日占田家镇，太平军水师在此又遭重创，水师主力已消耗殆尽，给以后战局带来很大不利。 1855年1 月初，湘军逼近九江，曾国藩叫嚷，要“肃清江面，直捣金陵”。
在危急形势下，洪秀全命石达开从安庆率援军西进。石达开足智多谋，于1855年1 月29日引诱湘军水师120余条轻舟冲入鄱阳湖，然后迅速在湖口设卡筑垒，把湘军水师截成两段，其留在长江的均是行动不便的大船。太平军用小船火攻留在长江的湘军大船，焚其战船百余艘，曾国藩的座船也被围攻，后曾改乘小船登陆才免于一死。
太平军在湖口大捷后，乘胜反击，再度攻占汉阳、武昌。太平军在江西几个月内，攻占了7府1州50余县，仅南昌、广信、饶州、赣州、南安五府还在清军手里。困守南昌的曾国藩，处在太平军的四面包围中，吓得坐立不安，哀叹“呼救无从”，“魂梦屡惊”。
可惜此时江南大营猛攻天京，石达开奉命回师救援，给了曾国藩喘息之机。
太平军西征虽受到一些挫折，但总的看还是取得了胜利，使千里长江成为太平天国的一条生命线，粮食和其他物资源源运进天京，为太平军在1856年一举击溃清军江北、江南大营创造了有利条件。