噶爾丹是準噶爾的封建領主。康熙二十七年 (1688年)，他為實現割據一方的野心，在沙俄的支持下率騎兵3萬越杭愛山進攻漠北喀爾喀蒙古。喀爾喀活佛哲卜尊丹巴大喇嘛率數十萬民眾逃向漠南，求救于清朝。清政府一方面在科爾沁牧地安置他們，一方面責令噶爾丹退兵，歸還喀爾喀牧地。噶爾丹不予理睬，卻于康熙二十九年 (1690年) 與俄方訂立軍事同盟，率兵攻到距北京僅900余里的內蒙烏珠穆沁部，清廷震動。

為此，康熙皇帝三次親征。一次是康熙二十九年 (1690年)秋，在烏蘭布通 (今克什克騰境)，清軍摧毀了噶爾丹的 “駝城”(將駱駝縛足偃臥，背加箱垛，蒙以濕氈，列為城墻)。二次是康熙三十四年(1695年)，噶爾丹率騎兵3萬進逼，清軍分三路出征，康熙皇帝親率中路直追至拖諾山，西路軍在昭莫多打敗了噶爾丹。三次是康熙三十六年(1697年)，渡河至寧夏，噶爾丹之子被哈密回族擒獻清廷。噶爾丹在無路可走的情況下，投奔沙俄，但沙俄不受，想西歸伊犁，又得知其侄策妄阿拉布坦在阿爾泰山準備伏擊他，想南去西藏，清兵又堵截著，在日暮途窮情況下，飲藥自盡。康熙皇帝勒銘狼居胥山而旋。喀爾喀三部(札薩克圖、土謝圖、車臣)回歸原地。清政府將其分成數十旗，除保留封建主原汗號外，一律去掉舊稱，分級授以郡王、貝勒、貝子、公、臺吉等銜號。另外設將軍和參贊大臣駐兵科布多和烏里雅蘇臺等重鎮。

噶爾丹死，其侄策妄阿拉布坦、策妄阿拉布坦之子噶爾丹策零、外孫阿睦爾撒納又先后叛亂，均被清軍擊敗。一直到乾隆二十二年 (1757年) 清政府才鞏固了對天山北路的統治，設伊犁將軍、參贊大臣、領隊大臣、都統等分駐伊犁、塔城。