漠西厄鲁特蒙古准噶尔部首领噶尔丹汗为实现其一统蒙古诸部、独霸西北的政治野心，在沙俄帝国的怂恿支持下，于康熙二十七年（1688）出军进攻漠北喀尔喀蒙古诸部，并借口追击土谢图汗残部，挥军挺进到内蒙乌珠穆沁，与清朝驻军发生直接军事冲突。康熙帝为了确保京畿安全和边疆稳定，曾3次率大军远征漠北。

第一次讨伐噶尔丹：乌兰布统之战，大破驼阵

康熙二十九年（ 1690）七月，康熙命裕亲王福全、恭亲王常宁率大军北征，讨伐准噶尔叛酋噶尔丹。清军分为左、右两路，分别出古北口、喜峰口（长城关隘），并于七月二十四日亲自进驻博洛河屯（河北隆化）坐镇指挥，节制诸军。

为防止噶尔丹在清军主力未到前遁逃，康熙命侍卫内大臣索额图率盛京（沈阳）、吉林、科尔沁满蒙旗兵前往巴林右旗，与裕亲王福全部会合，在乌兰布统与噶尔丹主力进行决战。

8月1日，清军与准噶尔蒙古军在今天内蒙克什克腾旗境内的乌兰布统草原摆开阵势，准备交战。噶尔丹下令将万余峰骆驼捆缚住四蹄卧在地上，背负木箱，木箱以浸湿的毛毡蒙住，环绕一圈为营，名为“驼城”。准噶尔兵依托箱垛，发射箭矢压制清军。这种原始的战法在清军火器营面前基本不堪一击。战斗打响后，清军以火器为前列，在叛军弓箭射程外猛攻其中坚，很快便摧毁了“驼城” 。

在清军优势火力的进攻下，准噶尔军死伤惨重，噶尔丹仅率数千残部落荒而逃，辗转逃到科布多（今外蒙）。索额图在极为有利的形势下，竟未派兵追歼噶尔丹，而是眼睁睁看着他突围而走，最终被康熙以“未即率兵追剿”为由降四级留任。

第二次讨伐噶尔丹：昭莫多血战，噶尔丹3万铁骑几乎被清军团灭

康熙三十四年五月，噶尔丹又派3万骑兵，还扬言借到俄罗斯火枪兵6万（实际只提供了一批枪械，人员没到位， 噶尔丹以此恫吓清军），由科布多以东进犯克鲁伦河以北的巴彦乌兰。

三十五年（1696），康熙帝第二次御驾亲征，调兵10万，兵分三路，从东、西、中3个方向大举北进。将军萨布素率黑、吉、辽三省兵， 从东路迎击准噶尔叛军；抚远大将军费杨古、振武将军孙克思等率陕甘军，从宁夏出西路，以截断噶尔丹叛军的退路；康熙亲率满蒙汉八旗大军 ，出独石口为中路。

侍卫内大臣索额图在中路统率八旗前锋，并督领火器营、蒙古察哈尔四旗以及汉军绿营 。5月，大将军费杨古从西路进抵图拉，康熙遂移营什巴尔台，与索额图商议作战方略。

索额图认为：大军宜缓缓而行，以等待西路军大举开至。康熙率大军进驻克鲁伦河流域，噶尔丹远远望见御营，知道康熙亲自前来，慌得连夜拔营逃遁，在昭莫多（今外蒙乌兰巴托以南）遭到清军西路军的截击，激战一整日，清军猛攻准噶尔丹军的背后，又派骑兵攻击其侧翼，噶尔丹力战不支， 所部死伤惨重，尸骸遍野，血流成河。最终他仅率数十残骑溃围而走。

这一仗，噶尔丹3万铁骑几乎被全歼，损失之大，前所未见。是役，清军也付出了不小的伤亡代价。据记载，昭莫多之战结束后，京城八旗家家戴孝，城外荒野间到处是新坟。

第三次讨伐噶尔丹：噶尔丹服毒自杀，平叛大功告成

康熙三十六年三月，康熙第三次亲征噶尔丹。这次，他亲统大军至宁夏，索额图依旧充先锋，负责具体指挥。康熙本着“除恶务尽”的原则，命清军对大伤元气的噶尔丹紧追不舍，噶尔丹众叛亲离，走投无路，遂于闰三月三月十三日在一个叫阿察阿木塔的地方服毒自尽。平定准噶尔之乱后，康熙班师回京。由于准噶尔对喀尔喀蒙古的侵扰被粉碎，喀尔咯诸部得以返回原先的驻牧地。

康熙用7年的时间平定了厄鲁特蒙古准噶尔汗噶尔丹发动的叛乱。战后，为了加强对外蒙地区的管理，康熙恢复了清太宗皇太极制定的盟旗制度，采取满蒙联姻、封爵、年班、围班等亲善措施，以密切同蒙古上层贵族的关系；他还特别尊重蒙古人信仰的喇嘛教，以笼络蒙古族僧俗人等以及广大牧民。此后，漠北再无大的战乱。