噶尔丹是准噶尔的封建领主。康熙二十七年 (1688年)，他为实现割据一方的野心，在沙俄的支持下率骑兵3万越杭爱山进攻漠北喀尔喀蒙古。喀尔喀活佛哲卜尊丹巴大喇嘛率数十万民众逃向漠南，求救于清朝。清政府一方面在科尔沁牧地安置他们，一方面责令噶尔丹退兵，归还喀尔喀牧地。噶尔丹不予理睬，却于康熙二十九年 (1690年) 与俄方订立军事同盟，率兵攻到距北京仅900余里的内蒙乌珠穆沁部，清廷震动。
为此，康熙皇帝三次亲征。一次是康熙二十九年 (1690年)秋，在乌兰布通 (今克什克腾境)，清军摧毁了噶尔丹的 “驼城”(将骆驼缚足偃卧，背加箱垛，蒙以湿毡，列为城墙)。二次是康熙三十四年(1695年)，噶尔丹率骑兵3万进逼，清军分三路出征，康熙皇帝亲率中路直追至拖诺山，西路军在昭莫多打败了噶尔丹。三次是康熙三十六年(1697年)，渡河至宁夏，噶尔丹之子被哈密回族擒献清廷。噶尔丹在无路可走的情况下，投奔沙俄，但沙俄不受，想西归伊犁，又得知其侄策妄阿拉布坦在阿尔泰山准备伏击他，想南去西藏，清兵又堵截着，在日暮途穷情况下，饮药自尽。康熙皇帝勒铭狼居胥山而旋。喀尔喀三部(札萨克图、土谢图、车臣)回归原地。清政府将其分成数十旗，除保留封建主原汗号外，一律去掉旧称，分级授以郡王、贝勒、贝子、公、台吉等衔号。另外设将军和参赞大臣驻兵科布多和乌里雅苏台等重镇。
噶尔丹死，其侄策妄阿拉布坦、策妄阿拉布坦之子噶尔丹策零、外孙阿睦尔撒纳又先后叛乱，均被清军击败。一直到乾隆二十二年 (1757年) 清政府才巩固了对天山北路的统治，设伊犁将军、参赞大臣、领队大臣、都统等分驻伊犁、塔城。
