康熙三十四年（1695年），噶尔丹到了哈密，费扬古前去防御，噶尔丹自图拉河向西窜去。费扬古很快被授右卫将军，仍兼管理归化城的军事。下诏授费扬古为抚远大将军，以都统伊勒慎，护军统领、宗室费扬武，瓦尔达，副都统硕岱，将军舒恕参赞军事。不久康熙召费扬古入宫授予他讨贼方略。
古北上破敌
为了解决噶尔丹对内蒙古的军事威胁，康熙在三十五年（1695年）二月，康熙帝再次御驾亲征。此次亲征兵分三路，东路由萨布素负责，率领数千军队驻守蒙古东部，防止噶尔丹向东逃窜；被任命为抚远大将军的费扬古是西路统帅，西路是此次征战的主力，兵力四万六千有余；中路由康熙帝亲自率领，兵力约三万三千。
按照事先的部署，中路军在四月初一从北京出发，而西路军在三月份分别从宁夏、归化出发，五月底中路和西路在土拉河以北会师。西路军在行进途中因天气恶劣影响了进度，为了避免不能按期到达使得康熙帝率领的中路军独自承受巨大的压力，费扬古亲自率领一万四千精锐日夜兼程，而当康熙抵达克鲁伦河以南时，北岸已无一帐，噶尔丹早已拔营撤退了。噶尔丹在向西逃窜的途中丢弃了老弱辎重，在经过五昼夜的狂奔后抵达位于库伦（今乌兰巴托）的昭莫多（蒙语：大树），但却被费扬古所率领的西路军迎头予以阻击。费扬古在昭莫多同噶尔丹展开激战，噶尔丹的主力全部被歼灭。
噶尔丹在天山以北的故地已经被他兄长僧格的儿子策妄阿拉布坦所占有，进退失据。由于噶尔丹拒绝康熙的招抚，费扬古在康熙三十六年（1696年）二月又参加了第三次对噶尔丹的战争，但双方还未来得及交战，噶尔丹就在这一年闰三月十三日自杀。费扬古因在平定噶尔丹战争中的杰出贡献，被封为一等公爵。当第三次讨伐噶尔丹的战事结束后，费扬古奉命调离，当他从该城开拔时，归化的商人、百姓纷纷给他送行，不久为他修祠立像，以纪念他在抗击噶尔丹、戍边卫民及绥靖地方的过程中所立下的功绩。
古功成而逝
康熙三十六年（1696年）六月，费扬古有了病，康熙帝下诏昭武将军马思喀代他领军。费扬古归还京师，仍领侍卫内大臣，进一等公，但是他仍以未能生擒噶尔丹为理由上书请辞，康熙帝不准，因谕曰：“以前朕想要亲征噶尔丹，众臣都上谏阻止，惟费扬古与朕的意思相合，于是朕统兵西进。西征的道路非常遥远，水草困乏，费扬古全无顾虑，直抵昭莫多，将狡猾顽固的敌军大败。他多年统兵驭将，没有能比得上他的。”又说：“多次出征，才知道作为一个将领是多么困难。费扬古为将精心策划调遣，使得缓急得宜，才最终成功。”
