乾隆帝在热河（今河北省承德市）行宫得到兵败的消息，十分震惊，特地召大学士刘统勋商议对策。刘统勋原不主张对金川用兵，至此却力主征伐。于是，乾隆帝授阿桂为定西将军，丰升额、明亮为副将军，并调遣健锐、火器营二千名士兵和吉林索伦兵二千名一起进剿金川。阿桂很快就收复了小金川全境。

　　捷报传来，乾隆帝甚为高兴，赐诗褒奖阿桂，并命他迅速移师进剿大金川。然而，夺取大金川却不是一件容易的事。因为“大金川之地自乾隆十二三年以来全力抗守，增垒设险，严密十倍小金川。”阿桂深知此情，作了充分的准备，然后，于乾隆三十九年兵分三路向大金川进攻，经过两年的鏖战和围攻，在海兰察等将领和广大士卒的奋勇冲杀下，终于在乾隆四十一年正月逼令索诺木偕其祖莎罗奔及部众二千余降，阿桂安置大小金川“归顺”的藏族头领和一般人员，设副将、同知分驻其地，不久设懋功厅，废除了原来的土司制度。

　　阿桂征伐大小金川的胜利，也使他的地位大大提高。乾隆帝封其为一等诚谋英勇公，并进为协办大学士、吏部尚书和军机大臣。乾隆四十一年四月，清军班师回朝。乾隆帝亲自到北京城南良乡“行郊迎礼”，进城后，“御紫光阁，行饮至礼”。

　　查办钦案

　　阿桂回京后，其地位继续上升。乾隆四十二年（1777年）五月，授武英殿大学士，管理吏部兼正红旗满洲都统；六月，调镶白旗满洲都统，充玉牒馆、国史馆、四库全书总裁，文渊阁领阁事经筵讲官；十月，调镶黄旗满洲都统，管理户部三库；四十三年闰六月，兼管理藩院事，七月署兵部尚书，十一月为上书房总师傅；乾隆四十五年任军机处首席军机大臣；第二年，于敏中死后，又位居大学士班次第一。短短五六年的时间，阿桂已成为清廷“综理部务，赞襄枢要”的第一重臣。

　　不过，从乾隆四十二年（1777年）至乾隆五十四年（1789年）之间，阿桂在京城处理政务的时间并不多，他经常以朝廷重臣的身分，被乾隆帝派往各地，解决紧急和棘手的难题。其中首要一项是屡赴各省办理河工和水利事务。

　　乾隆四十四年（1779年）正月，黄河在河南仪封、兰阳等地决口，阿桂奉命前往治理。他详细了解黄河决口情况，决定在郭家庄开引河，修筑拦黄坝，然而由于黄河下流淤淀，上流溃溢，又经常刮风下雨，拦黄坝屡次筑成，又屡次被冲开。阿桂就在下流王家庄修筑顺黄坝，“兜蓄水势，逼溜直入引河”。这个办法很有效，乾隆四十五年（1780年）三月，所修堤坝均告完工，决口被堵住了。同年十二月，回京城仅半年多的阿桂，又被派赴浙江勘察海塘工程。