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清朝镇守广东的平南、靖南二藩得到孔有德城陷自尽的消息，极为恐慌，急忙命令同广西接境的“州县文武官员如贼果薄城，即便相机护印入肇（庆），以固根本”。广东德庆州属开建县（在今封开县东北）协守副将谢继元当即率领部下弃城逃到肇庆。这说明广东清朝当局已成惊弓之鸟，有意放弃肇庆以西的州县。由于李定国很快率领主力北上湖南，不仅未能乘胜进军广东，连广西的局势也远没有稳固。这年九月间，清军重新占领梧州；十月，派官进驻开建。
李定国收复广西全省，功绩非常巨大，在南明史上堪称空前。它同1648年江西、广东反正来归大不一样，是力歼强敌大获全胜的辉煌战果。以前广西虽曾处于永历朝廷管辖之下，瞿式耜、陈邦傅以及忠贞营等却各自为政，不可能把广西经营成坚固的抗清基地。李定国军以雷霆万钧之势，一举攻克桂林，使广西、广东清军闻风丧胆，本来可以先行稳定广西，相机收取广东部分地方，扩大南明控制区。可是，孙可望得知清敬谨亲王尼堪军即将进入湖南，竟下令调李定国部由桂入湘迎战。这一决策固然成就了李定国衡阳大捷，但从战略上看，孙可望本应留下一部分军队牵制辰州守敌徐勇，自己同白文选、冯双礼等大将率领主力入湘迎战尼堪。即使需要李定国出兵会战，梧州重镇也应留下足够的兵力防守。联系到下文所述清廷戒谕尚可喜、耿继茂等切勿轻易出兵广西，可以看出孙可望在军事部署上的失算。
十月三十日，李定国亲自统领兵马进抵衡阳。定国主力北上后，留在广西的兵力非常单薄，清平南王尚可喜趁机令线国安、马雄、全节挑选甲兵会同广东水师副将强世爵等从广东封川出发，水、陆并进，于九月初五日重占梧州，由马雄镇守该地。
十一月二十八日，徐天佑率部撤往柳州，桂林仅有明朝宗室安西将军朱喜三留守。清军乘虚而进，十二月二十三日在平乐击败明义宁伯龙韬、总兵廖凤部，占领该城。次年（1653）正月十五日清军占领阳朔，朱三喜部下只有一千多杂牌军队，抵挡不住清朝正规军。十九日，清军重占桂林，线国安、全节和新任广西巡抚陈维新盘踞该地。四月间，明将胡一青曾率军来攻桂林，被线国安等击退。
七月二十一日，李定国虽曾再次进攻桂林，却未能奏捷。
衡阳大捷
李定国等部明军连续攻克湖南大批州县的消息传到北京，顺治皇帝大为震惊。
七月十八日,他派敬谨亲王尼堪为定远大将军，统八旗精兵南下，二十日离开北京，原定计划是经湖南进入贵州，同吴三桂、李国翰所统四川清军合攻贵阳。孔有德兵败身死的噩耗传来，清廷于八月初五日急令尼堪改变进军方向，先占湖南宝庆府（府治在今湖南邵阳市），然后进军广西。
清定南、平南、靖南三藩中孔有德兵力最强，桂林失守后，定藩兵马逃入广东，顺治帝惟恐广东有失，特发专敕告诫平南王尚可喜、靖南王耿继茂：“切毋愤恨，轻赴广西；倘贼犯广东，尔等宜图万全为上计”，等候定远大将军尼堪军至广西后，两潘兵力听从尼堪指挥。
十一月十九日，尼堪军至湘潭县；明将马进忠引部众退往宝庆。
二十一日，尼堪自湘潭起程，次日进至距离衡州府（今衡阳市）三十余里处。李定国派出部将领兵一千八百名佯抵一阵，随即后撤。尼堪骄心自用，以为明军不堪一击，即于二十二日夜“兼程前进”，次日天色未明到达衡州府，与李定国大军相遇。
定国见尼堪轻进寡谋，决定以计取胜，事先埋伏重兵，命令前线将士对阵时稍一接触即装出兵力不敌的样子，主动后撤。尼堪“乘胜”追击二十余里，陷入埋伏。定国一声令下，全军出击，杀声震天，势如潮涌；清军仓皇失措，迅速被明军击败，主帅尼堪也在混战中当场毙命。同时被明军击杀的还有一等伯程尼和尼堪随身护卫多人。定国军士割取尼堪首级献功，“东珠璀璨嵌兜鍪，千金竟购大王头”，全军欢声雷动。清军不敢再战，在多罗贝勒屯齐（或译作吞齐）的率领下垂头丧气退往长沙。
李定国在不到半年的时间里，指挥攻城、野战都取得了辉煌的战绩。他用兵机动灵活，英勇果断，显示出卓越的军事才华。时人张怡根据李定国委任的桂林知县李楚章的话说，“公用兵如神，有小诸葛之称。纪律严明，秋毫无犯，所至人争归之。军中室家老弱各为一营，皆有职事，凡士伍破衣敝絮，皆送入后营，纫织为衬甲、快鞋之用，无弃遗者”。陈聂恒也记载，“定国智勇冠其曹，且严纪律，民皆安之。或传定国兵当以夜至，比晓则已过尽矣。故所至有功”。
清军统帅定南王孔有德、敬谨亲王尼堪的相继败亡，对于明清双方都是震动朝野的大事。就其影响而言，桂林、衡阳大捷远远超过了战役本身。攻克桂林之后，李定国趁势收复广西全省，清朝官员“号天大恸；