天京变乱后，太平天国“朝中无将，国中无人”，各地战场形势急剧恶化。为扭转危局，1858年洪秀全重新任命了五军主将:陈玉成为前军主将，李秀成为后军主将，李世贤为左军主将，韦俊为右军主将，蒙得恩为中军主将兼正掌率，掌理朝政。其中，陈玉成和李秀成为太平天国后期最重要的军事统帅。陈玉成(1837-1862)，广西藤县人，出身贫寒，14 岁随叔父参加金田起义，作战骁勇，不到20岁就成为独当一面的大将，后受封为英王。李秀成(1823-1864)，与陈玉成是同乡，很早参加了太平军。他富有组织才能和战略眼光，屡立战功，后受封为忠王。
陈玉成和李秀成主持军务后，立即着手组织军事反击，以对抗上游日益进逼的湘军和近在肘腋的江南、江北大营。1858年夏，陈、李会集各路将领，在安徽枞阳镇召开军事会议，确定解除天京之围的作战部署。9月，陈、李两部在滁州境内会师东进，攻破浦口，再次击溃江北大营，歼敌万余人。进而乘胜连克*合六**、天长、扬州等地，将江浦一带改称天浦省，派重兵驻守。太平天国重新打通了天京北岸交通，城内粮食物资供应再获保障。
太平军主力进攻江北大营时，湘军主力李续宾部迅速东下，于11月进抵庐州屏障--三河镇。正在苏北作战的陈玉成星驰回救。14 日，猛攻三河镇湘军，湘军主力被歼，李续宾与曾国藩之弟曾国华等毙命。三河镇之役，予湘军打击极大，胡林翼哀叹:“三河败溃之后，元气尽伤，四年纠合之精锐，覆于一旦。而且敢战之才，明达足智之士，亦凋丧殆尽。”
三河镇大捷后，陈玉成等率部乘胜追击，围困安庆的清军不战而逃，皖北复为太平军所有。但是，江南大营仍对天京构成严重威胁。1860年年初，李秀成、洪仁玕在芜湖召集军事会议，确定了“围魏救赵”的战术，即先派精兵间道奇袭杭州，引诱江南大营分兵救援，然后迅速回撤，合力进攻江南大营。2月，李秀成率部经皖人浙，于3月攻破杭州。杭州乃江南大营饷源所在，江南大营果然中计，调集大量兵力援浙，李秀成立即弃杭回师。4月底，李、陈等五路大军合攻江南大营,5月初，再次摧毁江南大营。随后，太平军乘势东下，连克丹阳、常州、无锡、苏州、嘉兴、松江等地，并建立了以苏州为首府的苏福省。
太平军席卷江南，上海的官僚、地主、买办大为恐慌，外国侵略者也撕破了“中立”的假面具。上海道吴煦与买办杨坊出资雇佣美国流氓华尔组织起洋枪队与太平军作战。7月中旬，洋枪队袭取松江，但在8月上旬进犯青浦时，遭到太平军的有力回击。太平军再克松江，并乘胜向上海挺进，却遭到了英法*队军**的阻挠，只得从上海地区撤退。太平军对上海的第一次进攻，因外国侵略者的武装干涉而功亏一篑。
太平天国在军事上取得的一系列胜利使得形势一度好转。与此同时，洪仁玕在政治上锐意改革，试图重振朝纲。洪仁玕(1822-1864)，广东花县人、洪秀全族弟。少时学习经史，屡试不第，后以教馆为业，是拜上帝会最早的信徒之一。1847年，曾随洪秀全去广州，在美国传教士罗孝全处学习。金田起义后，为避清军缉捕*亡流**至香港。在香港，他对西方资本主义制度与文化有了初步的认识。1859年4月，洪仁玕来到天京，不久被封为“干王”，总理朝政。他向洪秀全提出了一个统筹全局的方案《资政新篇》，主要内容包括向西方学习，进行全面的政治与社会改革以在政治方面，针对太平天国后期存在的“事权不一”“结*党**联盟”等现象，提出“禁朋*党**之弊”，加强中央集权:在经济方面，提倡学习西方先进的技术和资本主义生产方式，全面发展交通运输业，开办工厂，开发矿藏，兴修水利，创立银行目在文化、教育和社会改革等方面，主张办学校、开报馆、设医院、建教堂、禁寺庙、禁*片鸦**等:在外交方面，主张与外国自由通商、文化交流和平等往来，鼓励外国人在华投资，“准其为其献策，不得毁谤国法”。《资政新篇》明确提出全面学习西方先进的政治制度、经济生产方式和科学技术，具有鲜明的资本主义色彩，较之太平天国原有的农民平均主义理想是一个进步。在向西方学习这一点上，它超过了同时代的地主阶级知识分子。虽然迫于当时太平天国面临的形势，《资政新篇》根本没有机会和条件实施，未能发挥应有的历史作用，但它反映了一部分先进的中国人迫切要求改变中国落后面貌的愿望，是近代中国第一个比较完整的学习西方、变革现实的方案，具有明显的进步意义。
尽管这一时期太平天国的局面有所好转，但仍未挽回总体衰落的趋势。1860 年春夏间，当太平军东征苏、常时，湘军趁机进攻皖北重镇、天京上游的门户--安庆。9月，洪秀全急召陈玉成、李秀成回京商讨救援方略，决定分南、北两路大军二次西征，从长江两岸合击武汉，迫使湘军回援武汉，以解安庆之围。1861年3月，陈玉成率部攻克黄州，进逼武汉。此时英国侵略者基于长江通商的利益，派参赞巴夏礼赴黄州阻止太平军进攻武汉，声明要保护武汉的商务，太平军“必须远离该埠”。此时，安庆形势日益吃紧，陈玉成决定回师救援。李秀成部行动迟缓，延至6月才到达武昌县(今湖北鄂州)。陈玉成部虽已撤走，仍留赖文光部守望黄州，若李与赖联络，南北夹击，夺取武昌并非无望。但李秀成将经营苏、浙，看得比救援安庆更重要，见陈玉成撤走，竟放弃进攻武昌，不战而退，二次西征宣告失败。曾国藩此时已无后顾之忧，遂集中兵力*攻围**安庆。陈玉成率援军在安庆外围与湘军展开激烈的争夺战，终未能与城内守军汇合。9月5日，安庆失守，守城的太平军1.6万余人全部战死。湘军“大杀三日，全城男女老幼无一存留”。
安庆失守后，陈玉成部退守庐州。1862 年年初，他派部将陈得才、赖文光等进军河南，自己在庐州与湘军激战，于5月败走寿州时被捕，后在河南延津被凌迟处死，时年 26 岁。安庆和庐州的失守标志着太平天国西线战场的失败，对整个战局产生了极其重大的影响。
太平军二次西征失败，但在东线作战中取得了重大进展。早在 1861年5月，李秀成的堂弟侍王李世贤就率部攻入浙江，连克浙东、浙西大部分地区。
9月，李秀成由江西人浙江，12月底再克杭州，使浙江和苏南连成一片，成为太平天国后期的主要物资供应基地。不过，东线的成功并不能弥补太平天国在皖北战场和天京上游的损失，更无法从根本上扭转军事上的不利局面。攻破安庆后，曾国藩派遣曾国荃沿江东下，进逼天京，湘军水师完全控制了长江。
太平天国后期，不仅军事上失利，更为严重的是政权封建化的趋势日益严重。洪秀全醉心于“爷、哥、朕、幼坐朝廷”，沉迷于宗教迷信思想。为了巩固自身的地位，不惜削弱英王、忠王的权力，滥封王爵，使其彼此互相牵制，结果使追逐名利之风愈盛，加剧了内部的涣散。更有甚者，苏福省建立后，洪秀全即以该省为李秀成的分地，李世贤克复浙江后，亦以浙江为分地。1862年洪秀全封陈坤书为护王，又从苏福省中划出常州郡为其分地。有了分地，各将领各自为政，注重自己一城一地的得失，而不重视配合整体战略。太平天国后期，*队军**成分较前期复杂，有会*党**成员、土匪、地痞、流氓，还有大批清朝的败兵溃勇，导致纪律废弛。苏浙地区的乡官，不少由地主、绅士担任，致使一些基层政权主要由地主掌控，农民的处境并没有多少改变。这一切都加速了太平天国的失败。