兆惠堅(jiān)守黑水營(yíng)。平回部叛亂的時(shí)候兆惠被圍在了黑水河，回部叛軍數(shù)量是清軍的五倍，而且黑水營(yíng)內(nèi)糧草給養(yǎng)十分匱乏，但是在兆惠的指揮之下，清軍頂住了叛軍長(zhǎng)達(dá)五天的猛攻。霍集占見(jiàn)強(qiáng)攻不能奏效，遂改為長(zhǎng)期圍困。此時(shí)，南疆地區(qū)早已是天寒地凍，黑水營(yíng)內(nèi)的清軍糧草不繼，處境十分困難。有限的糧食吃完之后，他們就殺戰(zhàn)馬裹腹，戰(zhàn)馬吃完之后，就煮皮革、馬鞍為食，最后連皮革、馬鞍都吃光，清軍無(wú)奈之下，開(kāi)始用被擊斃的叛軍尸體充饑。盡管如此，在兆惠的統(tǒng)率下，清軍士氣始終沒(méi)有崩潰，一直頑強(qiáng)地和叛軍對(duì)峙。霍集占見(jiàn)吃不掉清軍，又下令從上游掘開(kāi)河堤，企圖用洪水淹沒(méi)清軍。兆惠見(jiàn)招拆招，下令在營(yíng)中挖掘排水渠，將洪水泄走。為了解決子彈不足的問(wèn)題，清軍利用大樹(shù)作為掩體工事，抵擋叛軍的子彈。然后再挖開(kāi)大樹(shù)，把里面的彈丸找出來(lái)，再用來(lái)回射叛軍。結(jié)果清軍軍心未亂，叛軍卻已心慌，他們認(rèn)為清軍有天神相助，有打不完的彈藥?；艏家苍桨l(fā)焦躁不安，小小的黑水營(yíng)成了插進(jìn)叛軍腹地的一顆拔不掉的釘子！在艱苦地和叛軍對(duì)峙了近三個(gè)月之后，乾隆二十四年（1759年）初，兆惠盼望了很久的援軍終于到來(lái)了。正月初九日，兆惠的副手——定邊右副將軍富德率領(lǐng)三千多援軍，從阿克蘇一路趕來(lái)，一路上擊潰了叛軍的阻擊，接近了黑水營(yíng)。此時(shí)叛軍因長(zhǎng)期圍困對(duì)峙，早已士氣消沉，聽(tīng)聞清軍援軍已到，更是人心惶惶。兆惠抓住機(jī)會(huì)主動(dòng)出擊，一舉將圍困的叛軍全部擊潰，正月十四日，兆惠和富德兩軍會(huì)師，終于取得了黑水營(yíng)之戰(zhàn)的最后勝利！黑水營(yíng)之戰(zhàn)的勝利，令叛軍士氣大挫，喪失了和清軍正面對(duì)抗的信心，叛逃歸清的人越來(lái)越多。在黑水營(yíng)之戰(zhàn)后，清軍節(jié)節(jié)勝利，連續(xù)攻克葉爾羌、和闐、喀什噶爾等重鎮(zhèn)，大小和卓木一蹶不振，一路西逃，最終客死他鄉(xiāng)。清軍經(jīng)過(guò)一年的艱苦作戰(zhàn)，終于在乾隆二十四年（1759年）徹底平定大小和卓木叛亂。至此，天山南北的廣大區(qū)域全部歸入了中國(guó)的版圖，中國(guó)通過(guò)此戰(zhàn)收復(fù)了昔日的西域領(lǐng)土，乾隆為這片遼闊的土地命名為“新疆”，直到今天。

在乾隆二十九年(1764)，兆惠逝于北京, 乾隆親臨奠祭, 做詩(shī)悼念:“ 大星落昨夜, 密席尚前朝。 一痛嗟何極, 千勞憶非遙。恨無(wú)執(zhí)手決, 城闕鎖深屑?！?20并將和碩恪屬公主下嫁其子扎蘭泰。

縱觀念兆惠的一生, 他為官的大部分時(shí)間是在戰(zhàn)場(chǎng)上, 而在新疆的時(shí)間為最長(zhǎng)。 兆惠似乎就是為平定新疆而生 、而為官的。 史書(shū)中描寫(xiě)兆惠方面大耳, 為有福之相。 他的為官生涯中只有一次處分記錄, 他的戰(zhàn)斗經(jīng)歷, 確可稱(chēng)得上是一員福將, 是渭以彼之謂, 成皇帝之功。 乾隆帝將他列為平定新疆的第二位功臣。 第一位是大學(xué)士傅恒, 但他并未去過(guò)新疆戰(zhàn)場(chǎng), 只是因決策之故, 才被評(píng)為第一功臣, 平定新疆的第一大功臣實(shí)際上應(yīng)是兆惠。