太平军取得二破江南大营之战胜利后，安徽战场的形势却非常严重。湘军乘太平军二破江南大营和东征苏常之机，大举向东进犯，进围安庆。从1860年9月到1861年9月，太平军和湘军在安庆周围展开了长达一年的争夺战，最后安庆失守。太平天国的军事形势由此日趋恶化。
安庆是天京上游的重要门户，安庆的得失，对太平天国后期战争的全局关系极大。湘军统帅曾国藩深知攻取安庆的意义，认为安庆为必争之地。
1860年9月下旬，鉴于安庆已为湘军所困的局面，太平天国领导人决定再次采用“围魏救赵”之计，即按1860年5月天京会议确定的方针，进军湖北，迫使湘军回救，使安庆之围不攻自破。具体部署是分兵五路，江南江北并进：陈玉成率军从长江北岸西进，经皖北入鄂东；李秀成率军从长江南岸西进，经皖南、江西，进入鄂东南；杨辅清、黄文金率军沿长江南岸趋赣北；李世贤率军经徽州入赣东；刘官芳率军攻祁门曾国藩大营。以上五路，李秀成和陈玉成取大钳形攻势，预定次年春会师武汉，占领湘、鄂军的后方基地，以调动围攻安庆之敌；后三路主要是牵制皖南和江西湘军，并伺机歼敌。每路兵力少者数万，多者10余万。
1860年9月底，陈玉成率军自天京北渡，进入皖北活动。
11月26日，陈玉成联合捻军进至桐城西南挂车河一带，扎营40余座，试图直接救援安庆，但不断遭到多隆阿部鄂军和新任安徽按察使李续宜所部湘军的进攻，伤亡很大，不得不北走庐江休整。直接救援安庆的努力失败。
1861年2月，南岸的李秀成部已由浙入赣，正向西挺进。陈玉成便按合取湖北的既定方针，开始向湖北进军。3月22日，陈玉成进至黄州。
英国参赞巴夏礼威胁陈玉成不要进攻武汉。陈玉成上当，决定中止向武汉进军。除留赖文光率部驻守黄州外，分兵数路，于3月下旬至4月中旬先后占领湖北蕲州、黄安（今红安）、德安府（今安陆）、孝感、黄陂、随州、云梦、应城、麻城等地。4月下旬，陈玉成鉴于安庆被围日紧，又不见李秀成部如期入鄂，遂决计放弃合取湖北的计划，亲率所部东下，再次直接驰援安庆。
李秀成部10月下旬从天京出发，转战于皖南和浙江境内，直到1862年2月中旬才自浙江入赣。6月上旬分三路进入湖北：右路由武宁北攻湖北兴国州（今阳新），中路由义宁州北攻通山，左路西攻通城。6月中旬，李秀成接到赖文光发自黄州的禀报，得知陈玉成早已回师东援安庆。李秀成对攻鄂本来不甚积极，便于7月上旬率部撤出湖北，折入赣西北地区。这样，太平军又一次失去了夺取武汉的机会，两路合取湖北的计划至此全部落空。
杨辅清、黄文金部在皖南和江西战场虽经顽强作战，但多次受挫，进军赣北、切断江西和祁门大营联系以解安庆之围的计划没有实现。
李世贤、刘官芳部在皖南和江西战场也遇到湘军的顽强抵抗，没能攻克祁门大营，进军赣东的计划也因左宗棠部湘军的抵抗而落空。这样，原定的五路救皖计划因为各路将领未能协调一致而宣告失败。
安庆自1860年夏被围后，太平军2万余人，坚守城池，以待援兵。1861年4月，陈玉成由鄂返皖，率军3万进至安庆集贤关，逼近围城的曾国藩部湘军。
4月29日，陈玉成与城内守将叶芸来分别率部扎营于城东北的菱湖南北两岸，并以小艇沟通两岸联系。与此同时，洪秀全鉴于合取湖北以救安庆的计划未能实现，决定由干王洪仁、章王林绍璋自天京率兵直接救援安庆；定南主将黄文金也率部自芜湖西援。
1861年，洪仁、林绍璋会合桐城、庐江一带的吴如孝部，共2万人，进至安庆北面的新安渡、横山铺、练潭一带，连营15公里，谋与陈玉成部会师，共解安庆之危。曾国藩也决心投入更大的兵力，与太平军决战安庆。
5月1日，陈玉成及叶芸来部与湘军曾国荃部及杨载福部水师战于菱湖，未分胜负。2日，多隆阿部近万人分四路向练潭和横山铺猛扑。驻新安渡的太平军万余人前往救援，多隆阿以三营步兵正面接战，五营步兵从侧翼攻击，以马队绕到后面攻击。太平军前后受敌，伤亡很大。3日，自芜湖来援的黄文金部七八千人和捻军2万余人赶到，扎营于桐城东南天林庄一带。6日，黄文金会同洪仁等率3万人攻新安渡和鄂军挂车河老营，又被多隆阿击退。黄文金等部为多隆阿所阻，无法与陈玉成会合，便撤出天林庄，退至桐城东面的孔城镇。
5月23日，太平军行动受阻，伤亡很大。
湘军在赤冈岭附近修筑炮台数十座，从6月2日始，不断对赤冈岭太平军四营垒实施轰击。9日，赤冈岭四垒4000太平军精锐全部被歼，使陈玉成部的战斗力大受影响。
7月1日，吴定彩自菱湖向湘军发起进攻，被湘军击败。
7月8日，曾国荃督军对菱湖南北两岸的18座太平军营垒发动进攻，数千太平军出降（结果均被杀）。吴定彩率残部退入安庆城内。
安庆被围数年，粮弹将绝，太平军援救又连遭失败，天京当局决定再从皖南调杨辅清部增援。7月下旬，杨辅清部自宁国府出发渡江，8月21日至24日，陈玉成、杨辅清等部约四五万人陆续进抵集贤关，列营40余座。25日和26日，陈玉成、杨辅清督军向曾国荃部后壕发起猛烈进攻。曾国荃督率各营坚守，待太平军逼近时，枪炮齐发，使太平军伤亡甚众。9月5日凌晨，湘军于北城轰塌城墙，攻入城内，并会同长江水师，南北夹击，守城太平军全军覆没。
安庆保卫战是太平天国战争史上最惨烈的一次战役。安庆失守，使天京西线屏障遂失。在长达一年的安庆保卫战中，太平军先后投入数十万兵力，最终归于失败，教训极为深刻。从战略上看，太平军处于被动保守地位，为安庆一城的得失所左右，被迫同敌人进行战略决战，这是最大的教训。同时，在作战指挥上也犯了一系列严重错误：
第一，主要将领缺乏一致而坚定的决心。除陈玉成积极主张救援安庆外，其他主要将领都不十分积极。
第二，主要将领决心不果断。
第三，缺乏集中统一的指挥。太平天国没有指定前线最高指挥官，各部主将基本上是各行其是，违反了兵权贵一的兵法原则，而敌人一方则十分明确。这是安庆保卫战失败的最主要原因之一。
