当陈玉成攻下六合时，忽然接到安庆告急的紧急军事情报。原来湘军将领都兴阿、李续宾于9月率军进入安徽，攻克重镇太湖后，就兵分三路。南路由都兴阿领兵围攻安庆，北路由李续宾连续进攻潜山、桐城、舒城，之后于11月3日进逼三河镇。三河镇位于庐州南八十里，为水陆要冲。太平军在此修筑长城一座，周围设立九个营垒，凭河设险，屯积粮草军火，接济天京和庐州。李续宾以为要攻城，一定要先攻破城外的营垒。于是李续宾带领六千湘军围困三河，并派兵将开始进攻营垒。太平守军奋起抵抗，杀死湘军一千多人，最后到17日见营垒无法再守就退回城内。当时，三河太平军守将吴定规带领万余太平军将士列阵以待，一面凭城固守，一面派人飞骑求救于陈玉成。陈玉成接到情报后，迅速领兵赶往安庆解救。李秀成带领后军从巢县出发，抄近路直奔安庆，两军号称十几万之众。陈玉成日夜兼程于11月7日赶到安庆附近，在离三河镇南面30里处的金牛镇驻军扎营。李秀成于14日陆续到达三河，在三河镇东南面25里处扎营。两军截断了李续宾的退路。
李续宾想乘刚来的太平军立脚未稳，出其不意地攻击。于是派七营湘军分左、中、右三路乘夜袭击金牛镇的陈玉成太平军，企图侥幸取胜。陈玉成利用湘军冒然出击的有利时机，以小部分兵马为诱饵，与李续宾湘军作战，佯装败退，吸引湘军来追。湘军中计，陈玉成带领主力从湘军的左翼包抄到湘军后路，进行出其不意的攻击。到第二天凌晨，大雾天气，模模糊糊，近在咫尺也难以辨清。两军作战时，只听到战鼓与号角声，是敌是我难以分辨。陈玉成抓住有利时机，从湘军左路冲击，以迅雷不及掩耳之势击垮左路湘军，并乘胜切断中右路湘军的归路。待清军闻知身后有太平军突击时，调头还击为时已晚。出营袭击的湘军全部被太平军包围在烟筒岗一带。这时，驻扎在附近的李秀成听到隆隆战鼓声，知道已经开始作战了，就急忙率军前往参战。同时，三河镇内的吴定规也率军从城内出击。三支太平军密切配合，将围困的湘军分割穿插，各个歼灭。待李续宾得知湘军主力被太平军包围时，急忙带领四营的清兵欲前往解救。但他哪里能冲破太平军的包围圈。连续冲击太平军几十次，也未能冲出重围，只好垂头丧气地败退回营内，企图依靠营垒，坚守不出，等待援兵。然而这时太平军已逼近营垒，逐一攻破十余座清营，并且挖断河堤，以河水截断湘军的退路。李续宾见前无援兵，后无退路，绝望至极，拔剑自杀。李续宾死后，太平军犹如猛虎下山，于17、18两日扫荡了所有湘军残留的营盘。这样太平军歼灭了李续宾所率的全部湘军共计五千余人，取得了三河大捷的巨大胜利，大大挫败了装备精良的曾国藩的湘军，使其在以后的好几年内不敢放肆。曾国藩对此役失败，泪流不止，扼腕悲叹！三河之役结束后，太平军继续乘胜进攻。舒城、桐城守军闻湘军大败，早已没有应战之心。11月18日，舒城被克。紧接着24日桐城被克。太平军军威重振。
