在兵力对比上，太平军有两万余人，而且绝大多数是身经百战的老兵，整体实力要强于刚成军不久且只有四千左右的湘军。但是，林绍璋犯了一个错误，即是没有主动向塔齐布发动进攻，而后再集中兵力对付赶来增援的江忠淑，将其各个击破。塔齐布、江忠淑合兵一处后，直接向还在修筑营垒的太平军发动进攻。面对湘军的疯狂进攻，太平军自然是坚决还击，但因初到此地，扎营未稳，太平军渐渐招架不住。
此时，曾国藩见湘潭迟迟未攻下，于是便派遣诸汝航率领湘军水师主力前往增援塔齐布，与太平军水营在湘江上展开激战。湘军水师战船均按照军用标准建造，水兵也是经过长期训练；太平军水营则是以民船为主，水兵则是一些渔夫、水手、挑夫。所以，在水战中太平军水营是一败涂地，被打的毫无还手之力，湘江的控制权落入湘军之手。
在战局出现不利之时，太平军内部新兵与老兵之间又发生大规模械斗，相互埋怨对方在作战时不配合，双方是越打越狠。此时，林绍璋不想着如何去处理新老兵之间的关系，而是决定留部分兵力死守湘潭，自己率主力向湘江上游移动以吸引湘军注意力，从而解除湘潭之围。不过，林绍璋的战略意图没有实现，因为他所带领的大部队很快就被湘军水师追上，而后便是一顿猛打，林绍璋在无奈之下只能放弃水营，让全军登岸，而后从陆路折回湘潭。不过，林绍璋还没赶回湘潭，城池已经被塔齐布、江忠淑夺取。随后，湘军又向林绍璋发起猛烈进攻，林绍璋连战连败，最后只带四个亲兵灰溜溜地逃回靖港。
对于湘潭之战，其影响远远不止停留在上胜负二字上，那么这样一场战役为何会对太平天国的失败产生重大影响呢？
首先，湘潭之战使得湘军起死回生。当曾国藩自衡州练成水陆大军，信心满满的想着出师平叛的时候，靖港之战给了他当头棒喝。羞愧难当的他几乎已经对建功立业完全丧失信心，而湘潭之战的胜利，使得被围困的曾国藩得到了生机。此后湘军像出笼的猛虎，与太平军四处鏖战。假使太平军能在湘潭将湘军最后一点优势兵力完全击溃，那么世上就永远不会出现曾国藩的湘军了，太平军也用不着与曾国藩激战十年，最后败于曾氏手中。
其次，湘潭之战的失败，使得太平军的战略计划完全被打乱。湘潭之败使得整个湖南形势发生了翻天覆地的变化，曾国藩从长沙一路北上击溃了岳州的太平军，并且多回了武汉三镇，使得太平军一年的战果化为泡影。
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