明末清初时期，北方的蒙古族分为外藩蒙古（漠南蒙古，即内蒙古）、喀尔喀蒙古（漠北蒙古，即外蒙古）和厄鲁特蒙古（漠西蒙古）
三个部分。其中的厄鲁特蒙古又分为和硕特、土尔扈特、杜尔伯特和准噶尔四个部。他们主要游牧的地区分别在伊犁河谷、额尔齐斯河两岸、塔尔巴哈台（今新疆塔城）及乌鲁木齐地区。康熙即位前后，准噶尔部的发展日益强大。
康熙九年(1670年)，准噶尔部的首领僧格在内讧中被杀。这时，僧格在西藏当喇嘛的同母之弟噶尔丹立即从西藏赶回，声称奉达赖喇嘛之命，为兄报仇。他将僧格的敌手车臣“台吉”(蒙古贵族的称号)驱逐出去，杀掉了僧格的儿子索诺木阿拉布坦，囚禁了自己的叔父楚虎尔乌巴什，以残忍的血腥手段夺得了准噶尔部的领导权。
康熙十六年(1677年)，噶尔丹出兵攻掠已移居青海的和硕特部，杀其首领、自己的岳祖父，自称为博硕克图汗，并威胁厄鲁特其他各部都要遵奉他的号令。十七年(1678年)，新疆“回部”（清代对天山南路的通称）伊斯兰教内部黑山派和白山派之间出现矛盾。噶尔丹乘机率领十二万大军，攻占了“回部”的叶儿羌、喀什噶尔等四个主要城市，从而控制了新疆的整个天山南麓。不久又攻占了新疆的哈密和吐鲁番，并不断袭扰漠北的喀尔喀蒙古，严重危害着清朝的统一和边疆的安全。
因此，康熙对准噶尔内部的事务，一般不加干涉，先是批准了噶尔丹的申请，允许他和其兄僧格一样依照旧例遣使进贡，实际上也承认了噶尔丹的领导地位。但康熙对噶尔丹以武力吞并或攻掠别的部落，是极力反对的。当噶尔丹攻灭和硕特部后，向朝廷进献缴获的弓箭等物时，都被清廷拒绝接受。
噶尔丹仗势对邻部横行霸道，但表面上对清政府还比较恭顺，按时遣使进贡。但后来康熙发现，噶尔丹每年来朝廷的贡使人数越来越多，有时竟多达千余人。而这些人常常沿途抢掠平民，无恶不作。康熙二十年(1681年)九月，康熙指示，噶尔丹派遣的贡使入边的人数必须限制在二百人以内，其余的只能在张家口、归化城（今呼和浩将）等处贸易，对于抢掠殃民者，要依本朝律例严处。
噶尔丹随着统治势力的不断增强，野心也不断膨胀，企图利用喀尔喀蒙古内部的矛盾，达到侵占其地的目的。喀尔喀蒙古是元太祖成吉思汗十五世孙达延汗最小儿子的后裔，达延汗死后，诸子大都迁入内蒙古。按照蒙古习俗，最小的儿子留居故地。后来，他们形成了土谢图汗、扎萨克图汗和车臣汗三个大部，并在崇德三年(1638年)与清廷正式确定臣属关系，定期进贡。康熙元年，扎萨克图汗内讧，致使部属大多投向土谢图汗。康熙为了避免喀尔喀蒙古内部的分裂和自相残杀，进行过多方调解，最后建议双方会盟。噶尔丹千方百计地想破坏会盟，在沙俄侵略势力的支持下，开始向东攻掠喀尔喀蒙古。康熙二十六年(1687年)九月，噶尔丹率兵三万，攻占了喀尔喀蒙古的扎萨克图汗部，唆使扎萨克图汗进攻左翼土谢图汗部。土谢图汗出兵击毙了扎萨克图汗沙喇，及噶尔丹的弟弟多尔济扎卜。噶尔丹以此为口实，于康熙二十七年六月大举进攻喀尔喀。
这时，喀尔喀部土谢图汗正率主力部队在楚库柏兴（今色楞斯克）与沙俄军作战，后方空虚，遭噶尔丹袭击，顿时大乱。土谢图汗立即回兵反击噶尔丹，遭到失败，就与胞弟哲卜尊丹巴（活佛）会合，率领属下台吉、子弟等内迁，请求清廷保护。康熙立即派遣理藩院尚书阿喇尼前往迎接，于漠南蒙古乌珠穆沁等处，妥善安置了游牧地方。
此后，噶尔丹一再向清廷索要土谢图汗和哲卜尊丹巴，都遭到了拒绝。康熙二十八年四月，康熙在给噶尔丹的敕谕中，具体说明了收纳喀尔喀人的理由，劝告噶尔丹：要安居辑目，永息战争。
康熙二十九年（1690年）五月，噶尔丹以追击喀尔喀仇人为名，率兵两万大军沿喀尔喀河南下，进入漠南蒙古的科尔沁境内进行烧杀抢掠。对噶尔丹的入侵，康熙早有防备，派遣了理藩院尚书阿喇尼、兵部尚书纪尔他布，率领六千蒙古兵驻守在洮儿河（今内蒙古与黑龙江交界处）上游，一边对他们进行跟踪和侦察，一边等待其他部队赶到后进行含击。阿喇尼见噶尔丹军的掳掠行径，怒不可遏，竟违令轻战，于六月二十一日偷袭噶尔丹在乌尔会河的兵营。由于孤军作战，兵力不足，被噶尔丹以“弓形阵”战术击败，史称“乌尔会河之役”。
初战失利，康熙非常生气，不仅挫伤了清军的士气，而且也打草惊蛇了。噶尔丹得胜后，气焰更加嚣张，乘势进一步向内地深入。清军阻挡不住，使其一下进到西乌珠穆沁境内，距古北口（今北京密云县东北）仅九百里。
这时，在如何对付气势汹汹的噶尔丹这个问题上，朝廷出现了分歧，有的提出远劳师旅，未必就能灭除他，主张听之任之，等他进攻北京再说。康熙对这种意见坚决反对，认为要使国家得以长治久安，决不能图一时苟安之计，于是决定亲征。
七月二日，康熙组成左右两路大军：一路由皇兄和硕裕亲王福全任抚远大将军、皇子允褪为副率领，为左翼军出古北口；一路由皇弟和硕恭亲王常宁任安北大将军、和硕简亲王雅布、信郡王鄂札为副率领，为右翼军出喜峰口。
两路大军的随军参赞分别为内大臣、皇舅佟国纲、佟国维，内大臣索额图、明珠、阿密达等。七月四日，常宁部出发。七月六日左翼军启程北上。康熙于七月十四日，率禁军从北京启程，二十四日进驻博洛和屯（又名黄姑屯，今河北隆化），统筹全局，近地指挥。
二十二日，康熙在途中由于患感冒，病情加重，整夜发烧。二十四日抵达博洛和屯后，他再也难以坚持了，在诸大臣的恳求下，决定暂且回京，命令前线各路兵马，听大将军调用，实际上前线作战的每个具体部署，仍由他决定。
康熙在大军出发前，担心噶尔丹得知官兵出击，会畏惧而退逃。
岂知噶尔丹根本不在乎，还加快了南下的步伐。并声称：”喀尔喀是我的仇敌，我因追击他们才闯入的，朝廷不将土谢图汗及哲卜尊丹巴交给我，是不会罢休的。”并扬言说：“我今虽面临十万大军的对阵，亦无所畏惧。”清军两路大军出发后，备自按康熙预定的路线疾进。左路军由于副将允褪听信了他人的谗言，和主将福全的关系不协。康熙立即下令将其调回了京师，另调康亲王杰书率兵自察哈尔以东会福全军。清军左路军因此耽误了几天时间，造成右路军常宁孤军深入。常宁军在乌珠穆沁和克什克腾旗交界的地方与噶尔丹相遇。噶尔丹军兵锋正锐，常宁军交战不利，开始向南退却，噶尔丹长驱直入。康熙得报，命常宁停止后撤，速与福全军会合，夹击噶尔丹于乌兰布通；并命杰书率兵迅速西进，屯归化城，以切断噶尔丹西退的道路。
噶尔丹军被左路清军阻截在乌兰布通英金河北，又受右路清军自赤峰向西北侧进攻。噶尔丹依仗有利地形，在山坡上设置了“驼阵”迎战。“驼阵”就是将万头骆驼，腿都捆起来，卧在地上。骆驼背上用箱子叠成矮墙，上面再蒙上湿毛毡，环列如栅，作为掩体，从间隙处发射弓箭和枪炮。
八月初一凌晨，各路兵马向乌兰布通进发，中午与噶尔丹军交火。由于噶军有骆驼作掩体隐蔽，清军用火铳、弓箭仰攻，毫无效用，而自己因没有掩体蔽身，所以净挨打。左路军参赞佟国纲、佟国维见情况紧急，立即率兵从左侧渡过萨里克河，向噶尔丹军冲击，佟国纲中弹阵亡，前锋参将格斯泰及前锋统领迈图也先后战死。
康熙闻报立即命炮兵将领费扬古，率京师八旗炮兵营，携带在平三藩之乱期间仿造的数百门红衣大炮，及新造的火器，前往参战。大将军福全命令将各炮列于英金河滩上，齐发猛轰，将噶尔丹设置“驼阵”撕裂。清军乘势冲击，噶尔丹失去掩体，惊溃败退。第二天，噶尔丹派喇嘛济隆率七十多人到清军营地游说，并捎去请罪书，对佛发誓，保证不敢再犯喀尔喀。福全中了噶尔丹的缓兵计，停止了进攻。
康熙接到胜利捷报后，下令穷追不舍，不留后患。但福全接到康熙命令时，噶尔丹已率残部逃离很远。再出兵追击已经无济于事，乌兰布通大捷的战果功亏一篑。
乌兰布通之战后，康熙为了联合喀尔喀蒙古各部的力量，又亲自与内外蒙古各部首领于多伦诺尔（今内蒙古多伦）会盟，以进一步巩固漠北地区的统一。
早在清太宗皇太极在世时，就曾打算按照内蒙古编设旗制的办法，在喀尔喀蒙古设置盟旗。康熙为了完成先辈未竟的遗愿，早在二十九年三月就决定由喀尔喀三个汗王、部长、四十九旗（指内蒙古）
于七月会盟。但这一计划由于噶尔丹的袭扰而推延了。
多伦诺尔位于上都河、额尔顿河之间的七溪之地，地势平旷，水草肥美，一直以来都是内外札萨克（即旗长）来朝的人聚集的地方。
三十年四月，康熙亲率上三旗官兵从北京启程，出古北口，溯滦河而上。三旗亲军分两个前锋营，十个护军营，四个火器营，各环御营而峙。布营设哨，军容威武，气势雄壮。康熙抵多伦诺尔安设好行营后，即下令喀尔喀各部首领，从百里外移近五十里，与内蒙古科尔沁等四十九旗的王公台吉一同环绕御营屯列，听候传谕。五月初，康熙先具体了解了喀尔喀三部之间的纠纷，对土谢图汗吞并札萨克图部的牧场、攻杀了该部汗沙喇的行径，进行了严厉的责备，要他以“自行陈奏”的形式对自己的过错作出检查和认识。然后将沙喇的弟弟策妄札h封为和硕亲王，代统领札萨克图部。康熙此举，不仪平息了札萨克图部的不满，又保护了对外抗击沙俄的侵略、对内坚决抵制噶尔丹搞分裂的土谢图汗。
康熙在调解了喀尔喀三部之间的纷争后，传旨召三部首领进御帐朝见，举行了隆重的会盟大典。会上郑重宣布：保留喀尔喀三部的汗号，蒙古贵族原来的济农、诺颜的名号，一律取消，按等级相应授以多罗郡王、多罗贝勒、固山贝子、镇国公、台吉等爵位。对在征剿噶尔丹之战中效力的，给予特殊表彰，从优封授。其行政系统和内蒙古一样，实行札萨克制，共编三十四旗，暂于内蒙古游牧。康熙还申明了法度，要消除以往“不能约束，以强凌弱，自相劫夺”的混乱局面。此外，还应蒙古贵族的要求，允许在多伦诺尔建立一所喇嘛庙，取名“汇宗寺”，由土谢图汗的胞弟哲卜尊丹巴·呼图克图在这里主持宗教活动，作为暂居内蒙古地区的喀尔喀各部的宗教中心。
这次会盟，使喀尔喀蒙古长期以来存在着的内部纠纷，得到了较好的解决，加强了朝廷对喀尔喀蒙古的管理，使之成为巩固中国北部边防的重要力量。正如康熙所说的：“昔秦兴土石之功，修筑长城，我朝施恩于喀尔喀，使之防备朔方，较之长城更为坚固。”噶尔丹从乌兰布通率残部两千人回到科布多（位今蒙古西部），他的营地早被侄子策妄阿拉布坦抢劫一空，连妻子（原沟策妄阿拉布坦的未婚妻）等家眷也都被掳走。噶尔丹不死心，一面集合旧部，休养生息，以图东山再起；一面乞求沙皇俄国的支持。
康熙三十年，沙俄托布尔斯克将军派人去科布多会见噶尔丹，继续策动其叛乱。三十三年(1694年)，康熙多次约噶尔丹参加喀尔喀会盟，以调解其与土谢图汗等之间的矛盾。噶尔丹拒不接受，反而横蛮地写信给清政府，一定要索取土谢图汗及哲卜尊丹巴，否则将继续进兵喀尔喀。
三十四年四月，噶尔丹自以为力量充足了，便又率兵三万向喀尔喀进攻，沿克鲁伦河而下，到达了巴颜乌兰一带，扬言在过冬后，将借俄罗斯鸟枪兵六万，大举进攻漠南。康熙召集三品官以上的武臣，72商讨征剿方案。将军费扬古主张出击，认为噶尔丹为人狡诈，若不及早根除，对北部边疆将后患无穷。费扬古的意见正合康熙的意图，康熙又多次征求大学士的意见，组织议政王大臣会议讨论，于三十五年(1696年)正月，作出了再次率兵亲征的决定。
朝中文武大臣听说康熙又要亲征，纷纷极力劝阻。康熙以乌兰布通之战的教训说服了大臣。
二月，康熙下令发兵十万，分三路前进。东路由黑龙江将军萨布素统领东三省兵，越兴安岭出克鲁伦河进击；西路由抚远大将军费扬古统陕西、甘肃兵，由宁夏北越沙漠沿翁金河北上，断噶尔丹的归路；中路为主力军，由康熙亲率，由北京出独石口，直奔克鲁伦河，与东西两路军协同出击。
康熙的中路军，要在无边无际的沙漠、草原上行程数千里。在沙漠行军途中，他常关心着士兵和马匹的休息。在横渡沙漠的征途中，康熙还写下了《瀚海》一诗：
四月天山路，积沙流绝塞，战伐因声罪，敢云黄屋重？
今朝瀚海行。
落日度连营。
驰驱为息兵。
辛苦事亲征。
诗中表现了他不辞劳苦的无畏气概和战斗精神。
康熙率领的中路军，经过五十九天的艰苦历程，于五月初五到达科图（今内蒙古苏尼特左旗北），逐渐逼近噶尔丹军。这时，西路军由于沿途草地大多被噶尔丹军焚毁，不得木迂回前进，因此，行军速度没有中路军快；东路军也未能按期到达预定地点。这就形成了中路军突进的不利态势，这时又传来沙俄出兵支援噶尔丹的消息。随征大学士伊桑阿担心孤军深入遭敌夹击，建议康熙将中路军后撤，并谎报噶尔丹已撤退西逃。康熙心里很清楚，他严厉训斥了官员中的畏战惧敌言论，表示这次一定要歼灭噶尔丹后才撤还。并警告官兵：“凡不奋勇前进者，必予诛之。”康熙决意要中路军继续前进，并预计噶尔丹会依托克鲁伦河进行顽抗，就将队伍分成二路，准备夹击。康熙在部队即将逼近时，亲自登高执圆镜眺望，察看地形。然后将一部分兵力占据左边的山麓高处，佯作大部队要从那里通过的样子，自己即率兵争先据河。
噶尔丹原先不相信康熙会亲征，当他从清军放回的人员中得知康熙已确实亲自出征后。立即传令，将庐帐、器械全部抛弃，乘夜而逃。因此，当康熙率兵渡过克鲁伦河，进抵巴颜乌兰时，却扑了个空。
康熙见噶尔丹已逃遁，立即率领岳升龙等三名总兵，选了精兵轻骑，猛追不舍。同时密令西路军统帅费扬古，疾行于昭莫多（位于今蒙古乌兰巴托南）设伏堵截。康熙连续追击了五天，终因粮食供应不上，被迫停止。
费扬古接到康熙的密令后，督兵星夜驰奔。五月十三日，西路军终于先敌赶到昭莫多。
昭莫多，因地势险要，自古即为漠北战场。费扬古按照康熙的部署，令部分骑兵下马步战，在昭莫多东侧依山列阵，并依托土拉河布置了防御，将骑兵主力隐蔽在对面山上的密林中。费扬古刚布阵完毕，噶尔丹军已进至距昭莫多三十里处，他就先派骑兵四百迎战，且战且退。噶乐丹率万余骑兵急追，到昭莫多后，猛扑清军各制高点。
清军以弓箭、子母炮还击，激战整日，难分胜负。费扬古遥望噶尔丹军后阵不动，知道必是家眷、牲畜和辎重，于是另遗一支精骑袭击，致使噶尔丹军营大乱。清军乘势四面出击，连夜追击三十多里，斩杀三千余人，俘获人畜无数，噶尔丹骁勇善战的爱妻阿奴也被斩杀，惟噶尔丹自己先率数骑逃跑脱身。
康熙于五月十八日得捷报后大喜，决定班师，留费扬古驻守喀尔喀，负责招降噶尔丹及其残部。
噶尔丹在昭莫多惨败之后，纠集旧部投靠了达赖喇嘛，图谋卷土重来。不久，即网罗了五千余人，打算到哈密过冬。康熙此时仍把噶尔丹当作边疆地区的一大隐患，并作好了两种打算：第一是先亲自招抚，如招抚不成，即再次亲征。
康熙三十五年(1696年)九月十五日，康熙率领两千八旗兵，以行围打猎为名进行西巡。二十二日来到怀来城（今属河北）后，即派人将招抚噶尔丹的敕书送给了大将军费扬古，要他广为颁示。二十九日，康熙得知噶尔丹往扎萨克图汗旧居之地过冬，距汛界四十多天的路程，急忙命令费扬古：不要急于出兵，至来春青草萌时，视噶尔丹所往，剿而除之。此际要频繁地派遣准噶尔的降人回去做招抚工作。
为了有效地落实招抚政策，康熙指示将陆续来降的准噶尔人编入上三旗满洲佐领，其中头人都分别授以官职；还规定，凡来降的人不愿到内地的，都各配马一匹返回原地。叫他们向噶尔丹部下宣传朝廷的招抚政策，劝其归降。康熙的招抚措施产生了良好的效果。不久，便有一千五百多人前来投降。
十一月十七日，康熙在哲固斯台驻地接到费扬古的奏疏，说噶尔丹派了二十七人组成的使团前来议降。二十五日，康熙召见了使团首领格垒古英，命令他立即返回转告噶尔丹，要其亲自来降，否则毖发兵进讨。
康熙这次西巡三个多月，招抚了噶尔丹的众多部众，扼制了噶尔丹的外援，重新部署了西北的兵力后，于十二月回京。
康熙三十六年二月初，康熙见规定噶尔丹归降的七十日约期已过，还未见动静，便决定再次举兵亲征。这时朝中有人劝阻说：“小丑已极困穷，计日就戮，请圣驾不必再临沙漠。”康熙见形势对朝廷越来越有利的情况下，这种麻痹轻敌的思想具有一定的普遍性，就批评了这种意见，认为一定要吸取平定三藩时的教训，现在如不乘噶尔丹穷困之机将其扑灭，待其滋蔓，将来必费更大的周折。
二月六日，康熙命令发兵六千进击噶尔丹。这次出征兵分两路：
一路由内大臣孙思克等率领，出嘉峪关；一路由大将军费扬古率领，出宁夏，两路军分进合击。康熙亲临宁夏节制作战。
三月二十六日，康熙来到宁夏，将诸事安排就绪后，继续向前深入。到达黄河西岸的船站，亲自视察八旗前锋、黑龙江兵及绿旗兵。然后又到狼居胥山，亲自组织运输军粮。这次出征接受了以往的教训，先调了部分粮食及马匹储藏在附近各个驿站，做部队回师时的补给之用。康熙一切部署就绪，只待佳音。
四月十四日夜，康熙接到报告，说噶尔丹已于闰三月十三日，在阿察阿穆塔台的地方服毒自杀，也有的说他是得暴病而死的。噶尔丹部下首领丹济拉等，携带噶尔丹尸骸及其女钟齐海，共三百户来归降。康熙闻讯激动不已，在黄河岸边对天叩拜。五月十六日，康熙凯旋回京。
歼灭噶尔丹后，北方蒙古各部只有漠西厄鲁特蒙古准噶尔部策妄阿拉布坦尚未统一于清朝的直接管辖之下，因其在反噶尔丹的斗争中，也招降了部分部众，因此其势力也有所发展，康熙允许他继续与清朝保持称臣纳贡关系。而其余蒙古各部，漠北喀尔喀蒙古的全部、漠西厄鲁特蒙古的一部，都已统一于大清帝国；漠南蒙古则早在太宗皇太极时已经统一。康熙为了加强对上述外藩蒙古的管辖与治理，接着又采取了一系列的措施。
首光是在漠北喀尔喀蒙古及其他各部蒙古推行盟旗制，以加强其基层政权。对漠西厄鲁特蒙古的管辖与管理，采取了灵活多样的方式：噶尔丹直属部下归降者，均编入内蒙古属察哈尔旗分佐领，对重要人物授以官衔。对受噶尔丹诱迫一度为噶尔丹控制的部落，采取分编旗队、原地驻牧的方式管辖。以扎什巴图尔为首的青海诸台吉于十一月来京朝见，其世代与清通好，且年事已高，封以亲王，分别封其他台吉为贝勒、贝子等。较早脱离噶尔丹的丹津阿拉布坦，于四十一年(1702年)十二月亲自来京朝见，封为多罗郡王。
其次是整顿社会秩序，建立法律制度。当时，偷盗牲畜对蒙古各部的社会治安和生产发展危害最大，所以惩办偷盗牲畜的法律甚严。
康熙还重视随俗而治，“顺其性以渐导”，指示官员“不可以内地之法治之”。在蒙古地区，除依《理藩院则例》治理外，还有“蒙古律”。
第三是贯彻实行亦农亦牧、以牧为主的方针。康熙为此多次派人前去教其灌溉、垦耕、捕鱼，并支持贸易通商。遇有灾荒，及时赈济。清政府为了训练骑兵，巩固边防，在口外设立若干牧场。不仅保证了军队、驿站的马匹供应，而且对繁荣蒙古的畜牧业也起到了推动作用。
此外，为沟通内地与蒙古各部的联系，加强边防，还设立了邮站、驿站、军台，实行巡边制度。使康、藏、新疆、青海，各有驿站相通。巡边制度规定，每年春秋两季，由领队大臣按一定路线在西北地区巡查边境哨所。
康熙统一管辖蒙古诸部，加强行政管理和法制建设，稳定蒙古诸部的社会秩序，促进其经济发展。巩固了边防，增强了对外反侵略的能力，筑成了一道抗击沙俄南侵的铁壁铜墙。因此康熙曾经说：“本朝不设边防，以蒙古部落为之屏藩耳。”
