1862年3月，湘軍曾國荃部離開安慶東下，拉開進攻天京的序幕。5月湘軍攻佔當塗、蕪湖、板橋、秣陵關、大勝關、三汊河。5月30日，彭玉麟率水師進泊金陵護城河口，曾國荃部直逼雨花臺，曾貞幹也率軍趕到，天京處在湘軍直接威脅之下。
湘軍突然進抵天京城下，使洪秀全非常吃驚，雖估計到湘軍“必順流東下進攻天京，但從未準備彼等能突如其來如是之速”。
而太平軍蘇南李秀成兵團，浙江李世賢兵團，皖南楊輔清兵團三大主力各自為戰，遠離了天京上游兩岸長江防線，從而坐視湘軍長驅直入逼近天京。
面對湘軍的兵臨城下，洪秀全趕緊給李秀成一日三詔催促他迅速回援天前來救駕。李秀成不得不停止進攻上海，回到蘇州。他先派一部分兵力趕回天京加強防務，自己則仍留蘇州，並召集各將領分析形勢，商討救京之策。
而此時，湘軍曾國荃部其實只有三萬多人，而且軍隊中因為突發瘟疫而大多染病。而太平軍在城外一共集結有20多萬大軍，天京城內還有十多萬人馬，且裝備精良，糧草充足。
如果李秀成早點從上海回師，聯合天京守軍，完全可以擊退湘軍，此時湘軍立足未穩，硬寨未成，破圍的難度要小很多，可他整整晚了幾個月。
1862年8月，李秀成終於制定好救援方案，太平軍城外主力由李秀成親自率領，大軍到達後準備與曾國荃在雨花臺進行決戰。
太平軍主力到達雨花臺外時，全軍連營五、六十里，紮營數百座，東至方山，西至板橋鎮，旗幟遮天蔽日，刀槍如林似海，與天京城內的太平軍遙相呼應，湘軍看到這樣的場景相顧失色。
憑藉強大的兵力優勢，李秀成用全面進攻讓曾國荃顧此失彼，一舉摧毀了天京城外的湘軍。 1862年10月13日，李秀成發動了第一次全面攻擊，打擊曾國荃的東西兩翼。
但雨花臺大戰開始前，湘軍已經利用水師優勢自三汊、上新河至雨花臺水陸聯營，佔據了地利。而且與後方的安慶大本營保持著暢通無阻的聯繫。面對此時固若金湯的湘軍防線，太平軍雖然兵力佔絕對優勢，但戰鬥難度極大。
湘軍憑藉著自己的裝備火力優勢，還有各種花樣百出的防禦手段，讓太平軍一直無法全線突破湘軍陣地。太平軍全面進攻打六天後，曾國荃營壘竟絲毫未動，湘軍的防守能力非同小可。曾國荃還命令湘軍日夜開工，修築了十幾座營壘，與太平軍在洲上對峙，確保糧道通暢。
太平軍因為沒有水師，不像湘軍那樣可以從水上及時運輸，天京附近又無糧，因糧食接濟不上，太平軍開始鬧糧荒，加上氣溫逐漸寒冷，各軍卻都未帶寒衣。1862年11月26日，雨花臺大戰開始後的第46天，李秀成向曾國荃發動了最後一次強攻，無奈命令部隊全部撤出戰鬥。
雨花臺之戰太平軍20萬人沒能突破2萬人的湘軍陣地，這也讓太平天國的前景處於危難邊緣。對於這場決戰中太平軍的惜敗，後世討論也頗多，誠如是李秀成如將主力放在西路，先斷清軍水陸聯繫，斷其糧源，進而集中優勢兵力攻殲西路之敵，動搖雨花臺大營等等。
因為在戰爭中，佔據地利的一方具有巨大的優勢。孫子說，五則攻之！太平天國在水師不濟的情況下，單靠陸軍想把湘軍趕下長江去已經是不可能的。而且在雨花臺之戰中，湘軍水師可不僅僅是隻起到了保護糧道的作用。
其實在攻打雨花臺的同時，太平軍也對金柱關發起了進攻，結果湘軍陸師倚水為險，苦守苦戰，幸得水師各船結陣迎戰，炮火猛烈，擋住太平軍攻勢。
看過太平天國戰爭全史的人，也許都會說：李秀成完全可以攻佔三汊河，阻截長江水師進入天京護城河的入口”，卻全然不顧三汊河也緊貼長江，地理位置類似金柱關。
相比雨花臺，太平軍如果主攻三汊河，雖然那裡湘軍守軍只有千餘人，但也會像在金柱關那樣遭到湘軍水陸火力的立體打擊，不僅攻不下三汊河，還有可能被湘軍水陸並進，大舉反擊。
另外在雙方裝備方面，太平軍雖然在江浙上海繳獲和購買了大量洋槍和部分炮火，但槍多炮少，且槍支型號龐雜，質量低劣參差太平軍的洋槍洋炮既有走私的，也有繳獲的，是地地道道的“萬國牌”。
這批武器質量到底如何？1860年訪問天京的英國吳士禮船長曾檢查過太平軍裝備的一些洋槍，認為質量很不穩定，有些“給使用者製造的危險要比給敵人的更大”。使用的彈藥多為土造，“有硝無磺”等問題。
而反觀湘軍洋槍雖少但都是制式裝備，洋炮充足且質量高，戰役期間又從水路補充了許多火炮和彈藥，無論在是裝備的制式化還是質量上，湘軍的槍炮要高出太平軍一大截。
因此可以說湘軍在雨花臺水陸聯防中，他們佔據地利、裝備和後勤的全方位優勢。而太平軍方面，其實除了人數眾多外，幾乎沒有其他優勢。昔日的太平軍數千可敵數萬，此時的太平軍數十萬卻不能勝數萬，完全是將驕兵疲的結果，從而導致了雨花臺大戰的淒涼結局。
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