乾隆五十六年（1791年），福康安在两广总督任上被调往西藏抗击来自尼泊尔的廓尔喀族的入侵。
廓尔喀原是尼泊尔的一个部落，18世纪中叶统治了尼泊尔，建立了新王朝，并不断向外扩张。乾隆五十三年（1788年），以西藏当局征收贸易税太重为借口，派兵进犯西藏的聂拉木、宗噶、济咙等地。乾隆得报后，命理藩院侍郎巴忠以钦差大臣名义前往西藏解决此事。结果巴忠迁就对方，敷衍了事，答应每年以三百元宝作为地租买回了被占的领土，还谎报廓尔喀已归顺退兵，蒙骗乾隆。乾隆五十六年（1791年），廓尔喀因索要“地租”未成，再次入侵西藏，不但占了聂拉木、济咙，而且攻克了定日、萨迦庙以及七世班禅驻锡之地日喀则。廓尔喀兵所到之处，洗窃寺庙，劫掠牛羊，作为“地租”的补偿。
同年十一月，福康安奉命任大将军，偕参赞大臣海兰察、奎林（福康安的堂兄），率索伦兵两千余人由西宁出口进藏，抗击廓尔喀军。入藏作战，正当岁末，大雪封山，道路难行。乾隆限他40天到达西藏，为了行程迅速，福康安选择了从青海入藏，这条路虽较近捷，但条件极为恶劣。“青海口外，俱系草地，时值隆冬，冰雪甚大，炊爨维艰，牧饲缺乏。”福康安轻骑简从，在冰雪中跋涉，有时马不能行，只能与士卒一起步行。经过艰苦的行军，克服了重重困难，福康安率部于翌年正月二十日按时到达拉萨。他首先派原成都将军成德收复了聂拉木，击毙廓尔喀大头人呢吗叭噶斯。三月，福康安抵达后藏，发布檄谕，亲统劲旅进剿。四月，他自第哩浪古出发，前往绒辖、聂拉木察看地势。然后决定以济咙为进兵正路，急速向宗噶进军。五月，到达辖布基，在诸路兵还未到达的情况下（乾隆还调了川兵和藏兵助剿），先率所部，乘雨夜，分六路直趋擦木。天亮时，偷偷登上山冈，夺取廓尔喀军前碉。敌人转而拒守后碉，福康安身先士卒，冒着矢石冲上前去，毁掉墙垣，攻入碉内，与敌短兵相接，杀死敌目三人，兵士两百余人，生擒十余人。福康安率兵乘胜前进，疾进至玛喀尔、辖尔甲山梁下。只见有一敌目举着红旗率众拥过来，福康安命各路官兵在附近埋伏，另派一队兵士前往诱敌。当敌人到达半山腰时，伏兵突起，拦腰截击敌队，夺其大旗，将此队敌人全部消灭。紧接着，福康安开始攻敌人的要寨济咙。济咙的敌人以大碉据险，并在大碉周围立各小碉互相应援，成掎角之势。福康安先将部队分为几路，翦除旁寨中的小碉，待这些障碍扫除之后，他又命官兵们集中力量攻其中坚。他们把大木捆成梯子，兵士们缘梯而上，拆毁石垒，然后用炮击其大碉，从丑时战至亥时（即凌晨1时至夜间11时），连续奋战十多个小时，终于攻下大碉，斩杀敌人600余人，生擒200余人。乾隆得其奏报，作诗一首书于扇上，将它连同一只御用佩囊赐予福康安。
同年五月十五日，福康安追逃跑的敌人至热索桥，敌人先期将桥撤去，清军无法渡河，福康安又命兵士用火器向对岸射击，但因距离远，火器无法发挥威力。福康安便秘密派遣兵士向东越过峨绿山，从上游偷偷渡河，突然出现在敌前卡附近，乘敌不备夺其前卡，杀敌数十人。其正路之兵，乘机渡河，攻其后卡，敌人仓皇逃窜，大多数掉入河中淹死。
热索桥战后，福康安率兵继续追击，当来到密哩山时，道路更加险峻。他命兵士边修路边前进，半个月行军七百余里，翻过喜马拉雅山，一直深入到廓尔喀境内的旺堆，一条大河横在面前，旺堆在河北，协布鲁克玛在河南，以东为克堆寨。敌人筑碉卡死守，并凭借大河抵抗清军。福康安留部分兵驻守旺堆牵制敌人，大部分兵力偷偷从上游抱着木头渡河，出其不意攻下克堆寨。留守旺堆的兵力也乘势渡河，攻克了协布鲁克玛、扎木等地，斩杀许多敌人。
同年六月，福康安领兵进至噶多，登上作木古拉巴载山梁，只见对面是东黄山，山上敌营林立，山下是一条大河，把两山隔开。福康安留一队兵士屯于山上，令另一队从噶多鲁山下渡河，夺取离河最近的碉卡。敌人慌忙由陡嘞登上木城，负隅顽抗。福康安亲率兵士冒着锋刃奋力登城，破其木城，此时，留守山梁的兵士冲下山来由桥渡河，夹击敌人。敌人落荒而逃，清军克大小敌寨十余处，敌营三个，石碉四个，木城五个，石卡二十余个，杀敌目七人，兵士四百余人。然后结营于雍雅地方。
七月，由雍雅分三路进兵，攻噶勒拉山。廓尔喀人顽强抵抗，此为福康安进兵以来最为激烈的一战。但由于福康安指挥有方，兵士们冒死用命，结果三路皆取胜。转而由堆补木山下，夺帕朗古横河桥，直攻甲尔、古拉集木集两要寨，敌人派八千人来援，而且要夺回帕朗古横河桥。福康安督兵奋力血战，将援军打败。此仗共战两昼夜，翻越大山两座，克木城四个，大小石卡十余处，杀敌目十三人，兵士六百余人，生擒十余人。
正当福康安率兵向加德满都逼近的时候，廓尔喀国王喇特纳巴都尔派遣大头人向福康安乞降。初，福康安不受降，后由于乾隆一再颁旨令其班师，加之当地水土恶劣，兵士多有患病，伤耗日增，道路险远，粮饷不济，才决定受降。同年八月，福康安率兵撤回济咙。
福康安及其属下进藏作战，克服了难以想象的重重困难，经过浴血奋战，终于打退了廓尔喀的侵略势力，维护了边疆的安宁，但他们也为此付出了巨大的代价。由于水土不服和高山反应，驻藏大臣舒濂、参赞大臣奎林、乾清门头等侍卫哲森保、总兵张芝元均病死于军中，海兰察得病死于北京，福康安在回程途中病倒在巴塘多日，种下了病根。他们如此舍生忘死，是我们民族精神的体现，尤其在当时官吏腐败、军队涣散的形势下，这种精神更是难能可贵。无怪乎，乾隆为此大为动容。一心想封福康安为王，但因考虑到“富察氏一门太盛”，封其为王，又有仿汉、唐之宠任外戚之嫌，思前想后，左右为难，最后只得照王公名下亲军校之例，赏福康安六品顶戴蓝翎三缺，令其在自家中选得力家人酌量给戴，“用昭格外加恩优眷劳臣之意”。