十一月间，叛军担心布鲁特人可能与清军有所联系，害怕遭到夹击，因此对黑水营的攻势稍有减弱。与此同时，清廷加紧调动援军。驻扎在阿克苏的定边右副将军富德与侍卫舒赫德在巴尔楚克会合，共率领三千余兵冒雪驰援。巴里坤办事大臣阿里衮也带领六百兵马，携带两千匹马和一千头骆驼赶来支援，与爱隆阿的部队汇合。

五、大战呼尔璊

乾隆二十四年（1759年）正月，富德率领的大军终于抵达呼尔璊，准备解救被围困在叶尔羌的兆惠。富德被任命为定边右副将军，直接前往叶尔羌解救兆惠。在前往叶尔羌的途中，富德的军队与回兵相遇，双方展开了连续五昼夜的激战。在战斗中，阿里衮将战马送至前线，两军会合后再次与回兵交战。布拉尼敦在这次战斗中负伤，不得不撤回喀什噶尔休整。

清军在叶尔羌河岸边重新集结，阿里衮与爱隆阿的部队合并成为右翼，而富德和舒赫德则组成了左翼，两翼合力追击叛军。正月初八，兆惠听到北方传来的枪炮声，意识到援军已至，随即分兵两路出击，成功突破了叛军的包围，并派人与富德取得联系。富德于十三日晚进至叶尔羌河岸，距兆惠的营地约二十里。次日凌晨，富德率军与叛军交战，斩杀了二三百名叛军。叛军见势不妙，纷纷渡河逃离战场。最终，富德与兆惠会师，按照谕旨返回阿克苏，黑水之围得以解除。

呼尔璊之战后，霍集占兄弟陷入困境，失去了维吾尔人的支持。二、三月间，霍集占试图寻求外部支持，联系了葱岭以西的巴达克山、浩罕等地。然而，由于浩罕未有回应，加之担心布鲁特人的干扰，和卓兄弟决定逃往巴达克山或前往痕都斯坦。

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四月，随着清军占领和阗的消息传来，叶尔羌的局势进一步动荡不安。霍集占开始将家眷、财物转移至叶尔羌以西的赫色勒塔克。波罗尼都也在为逃跑做准备，他向喀什噶尔的居民征集粮食和马匹，准备在六月十日前运至塔勒巴楚克河。

与此同时，兆惠与富德正在筹备粮草，计划在麦收之前发起对叶尔羌的攻势。五月，原喀什噶尔伯克和什克建议先攻打喀什噶尔，以防止霍集占投奔浩罕的额尔德尼伯克。兆惠采纳了这一建议，并决定先攻喀什噶尔，再取叶尔羌。此时，不少流亡在外的和卓后裔开始向清军投诚。

六月十一日，兆惠率九千兵马由乌什南下，向喀什噶尔进发。阿里衮与巴禄率领三千兵马从巴尔楚克出发，在喀什噶尔与叶尔羌之间等待与富德会合，并负责守住各处要塞。六月十八日，额色尹、玛木特与波罗尼都交战，取得胜利后，他们带着众多投降者前来兆惠军营投诚。

六月二十七日，波罗尼都将喀什噶尔居民迁至城南的提斯衮，并带着约一百五十户居民及其家眷、奴仆逾千人逃往玉鲁克岭以西。霍集占在抢掠了叶尔羌居民的牲畜后，又向当地毛拉勒索了四千两白银，于闰六月二日逃往羌呼勒。大小和卓在色勒库尔会合后，向西逃窜。留在喀什噶尔和叶尔羌的伯克们随即派人迎接清军进城。

闰六月十四日，兆惠进驻喀什噶尔城，而富德的先锋部队则进驻叶尔羌城。十八日，富德进入叶尔羌。乾隆帝下令兆惠留守喀什噶尔，处理喀什噶尔和叶尔羌的善后事宜，而富德和明瑞则继续追击叛军。

六、回京病逝

乾隆中期，兆惠因平定回疆之乱功勋卓着，大军凯旋后被绘入紫光阁功臣图，备受尊崇。此后数年，他历任御前大臣、协办大学士等要职，参与国家重案审理及水利建设，展现出卓越的政务才能。兆惠与刘统勋共赴江南，勘察运河，后又受命治理直隶水患，成功疏通天津、静海等地水道，再与尹继善规划荆山桥河道疏浚，为民生福祉贡献力量。然而，乾隆二十九年冬，兆惠不幸病逝，享年五十六岁，乾隆帝悲痛万分，亲临丧礼，赐赠太保，谥号文襄，以示哀荣。至嘉庆元年，兆惠更被追赠配享太庙，其一生忠勇智略，为后世所敬仰。