在八月的一个夜晚，阿桂利用大雾天气，带领部队秘密集结于墨垄沟，并在拂晓前突然袭击，成功抢占了甲尔木山。乾隆帝得知后，特颁旨嘉奖，并授予阿桂内大臣之职。十一月，阿桂攻占僧格宗，并在十二月被任命为副将军，与温福和丰升额共同进攻美诺。阿桂攻克美都喇嘛寺后，僧格桑被迫逃入大金川与索诺木会合。
阿桂与温福、丰升额会师美诺后，要求索诺木交出僧格桑，但遭到拒绝。乾隆三十八年（1773年），阿桂与温福、丰升额共同上奏，请求三路进攻大金川。此时，阿桂又被授予礼部尚书的职位。在进攻初期，阿桂等人连夺叛军多个要塞，进展顺利。然而，由于温福指挥失误并在战斗中阵亡，战局发生了逆转。索诺木趁机占据小金川，阿桂得知消息后，冷静应对，亲自断后，成功撤退至达河。
乾隆帝在热河行宫得知兵败的消息后，决定加强兵力，授予阿桂定西将军之职，并调派健锐、火器营及吉林索伦兵共四千人支援。阿桂迅速收复了小金川全境，乾隆帝对此大喜过望，赐诗表彰阿桂，并命其迅速转战大金川。
然而，大金川的防御远比小金川坚固，阿桂深知攻克难度较大。他做了充分准备后，于乾隆三十九年（1774年）兵分三路进攻大金川。经过两年的激烈战斗和围攻，在多拉尔·海兰察等将士的英勇冲锋下，终于在乾隆四十一年（1776年）正月迫使索诺木投降。阿桂妥善安置了大小金川“归顺”的藏族头领和一般人员，并设置了副将、同知等官职分驻其地，不久设立了懋功厅，废除了原有的土司制度。
阿桂在金川战役中的胜利极大地提升了他在朝廷中的地位。乾隆帝封其为一等诚谋英勇公，并晋升为协办大学士、吏部尚书、军机处行走。乾隆四十一年（1776年）四月，清军凯旋回朝，乾隆帝亲自到北京城南良乡迎接，并在紫光阁举行隆重的庆祝仪式，赐予阿桂紫缰和四开褉袍，以表彰其卓越的贡献。
六、赞襄枢要
乾隆四十二年至乾隆五十四年间，阿桂在处理京城政务的同时，也频繁被乾隆帝派遣到各地处理紧急和棘手的难题，其中最突出的一项就是治理河工和水利事务。从乾隆四十四年起，阿桂在数年间逐渐成为清廷“综理部务，赞襄枢要”的第一重臣，其地位不断提升，直至成为领班军机大臣。
乾隆四十四年（1779年）正月，黄河在河南仪封、兰阳等地决口，阿桂被派往治理。面对复杂的河工问题，阿桂决定在郭家庄开引河，并修建拦黄坝。然而，由于自然条件恶劣，加之气候多变，拦黄坝多次被冲毁。阿桂转而在下游王家庄修筑顺黄坝，以积蓄水势，迫使水流进入引河。这一方法最终在乾隆四十五年（1780年）三月奏效，决口被成功堵住。同年十二月，阿桂又被派往浙江勘察海塘工程。
乾隆四十六年（1781年），阿桂抵达浙江后，认真考察了海塘的实际情况，并进行了相应的修复工作。同年秋季，黄河再次在河南青龙冈决口，阿桂自甘肃赶赴河南，与河道总督李奉翰共同督导堵塞决口的工作。然而，在合龙时，副将李荣吉曾建议暂缓，但阿桂没有采纳。结果，合龙不久后大坝坍塌，黄河再次决口。阿桂自责并上疏自劾，乾隆帝则表示对阿桂的信任，并鼓励他继续努力。经过改进方案，最终在乾隆四十七年（1782年）四月，决口被堵住。
在接下来的几年中，阿桂继续被委以重任，多次前往河南、江苏等地治理河工。乾隆五十三年（1788年），荆州万城堤溃决，阿桂被派去勘察并提出解决方案。他主张先筑坝再挖引河的方法，以治理长江水患。尽管阿桂在治理河工方面的努力并未能彻底解决黄河泛滥的问题，但他确实减轻了水患带来的损失，并促进了农业生产的发展。
除治理河工外，阿桂还被委派处理甘肃地区的撒拉族、回族起义。乾隆四十六年（1781年），在马明心的支持下，苏四十三和韩二个领导的起义爆发。清廷紧急调派阿桂和和珅前往督师。阿桂抵达后，凭借精良的武器和兵力优势，成功镇压了起义，并采取措施压制新教徒。然而，这些措施激起了更大的反抗，导致了乾隆四十九年（1784年）的第二次起义。阿桂再次被派往甘肃，最终攻陷了石峰堡，结束了起义。
乾隆五十二年（1787年），台湾发生林爽文起义，阿桂在外地治水期间，被乾隆帝咨询关于用兵的方略。阿桂建议福康安应当扼守要害，分道并进，这一策略得到了乾隆帝的认可。
七、查办钦案
乾隆四十六年（1781年），甘肃发生了一场被称为“冒赈案”的贪污大案，这起案件是由阿桂揭露和查办的。当时，阿桂与和珅一同被派往甘肃镇压撒拉族和回族起义。在起义期间，甘肃地区时常下雨，这让乾隆帝对近年来甘肃官吏频繁上报旱灾并请求赈济的行为产生了怀疑。于是，乾隆帝下令阿桂和陕甘总督李侍尧调查此事。
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