随着一拨接一拨的敌军如潮涌入，兆惠军陷入了各自为战、拼死突围的绝境。兆惠左冲右突，身下战马中弹而亡，他的面部和小腿也都负了伤，之后换马再战，但坐骑又再次被鸟枪击中倒毙。千钧一发之际，总兵高天喜奋力杀入重围，将兆惠救了出来，而高天喜本人则被敌人团团围住，最终英勇战死。
兆惠重换战马，率其他突围人员连打边撤，渡河返回了营地。塔里木盆地周围的河流大多不是很深，尤其当时还是浅水季节，所以大家尚可涉水而过，但叶尔羌河底全是淤泥，战马“陷于泥淖者甚多”，这又使他们蒙受了不小伤亡，参赞大臣明瑞就因为这个原因，“唇得长枪伤”，嘴唇都被追兵的长枪给刺伤了。
这一仗，兆惠军损失惨重，当场阵亡者即达百人之多，除高天喜外，前锋统领鄂实、侍卫特通额、副都统三格、监察御史何泰均名列其中。在这些阵亡将领中，鄂实是原参赞大臣鄂容安之弟，特通额是原定西将军策楞之子，他们的兄长或父亲都已在平准战争中殉职，如今自己又力战而死，可谓名誉上可以称之为满门忠烈，感情上也着实令人唏嘘，但实际上谁都不能帮助兆惠推脱这方面的责任。
考虑到根据这个白痴实在有着丢掉性命的可能，因此海宁便带着那二十几个蒙古姑娘和100多名战士绕道而走，并没有一起和兆惠退回到黑水营去，而是另外寻找了一处地方暂时躲藏了起来。
同时他还对词语当中阵亡的这些满人贵族们感兴趣起来。说起他们的这些命运其实也很无奈，清朝在对外扩张的时候，大部分时候都是仰仗自家人的。若是往上追溯，皇族曾是满人入关和平定中原的重要助力，甚至直到康熙年间，他们在战场上仍发挥着领袖作用，从平定三藩之乱到三征噶尔丹，指挥高层遍布着皇族的身影。尔后由于雍正在位期间对皇族中的异己力量多次进行清洗，皇族参与军事行动的机会变得越来越少，乾隆登基后虽然修正了其父亲的政策，但对宗室成员也有所抑制，处于皇权的高压之下，皇族之人大多选择了沉溺于享乐之中龟缩不出，这样一来，前线便不再能够见到皇族的踪迹，他们逐渐被八旗贵族所取代。在清军中，从兆惠到鄂实、特通额等，皆为贵族出身，他们在血洒西北战场的同时，也验证了新一代八旗贵族已足堪平乱重任。
清军在退入黑水营后，霍集占尾随而至，将黑水营团团围住，布拉尼敦也率军万人自喀什噶尔赶来助阵。这个时候，爱隆阿已经接到了纳木扎勒、三泰，但他们都不知道兆惠已陷入重围，爱隆阿除了迎接和护送外，还负有巡查台站和扼守路口之责，因此便从所带兵马中分出四百五十人进行护送，他自己则率剩下的兵马执行巡查和扼守任务。
纳木扎勒初来乍到，对叶尔羌所面临的严峻形势并不了解，他嫌步兵速度太慢，只带了侍卫奎玛岱以下二百五十名骑兵，就匆匆上路了。在前进途中，他们被布拉尼敦军的三处营盘挡住了去路，纳木扎勒正要派人进行侦察，布军就已经发现了他们，马上有三千多人冲出来，将他们团团包围。纳木扎勒等人毫无退路，只能奋力搏杀，最终全军覆灭，奎玛岱首先战死，纳木扎勒一直打到所有的箭都射光，才被敌人所杀，三泰战死的时候箭筒里也只剩下两支箭，可谓悲壮至极。
爱隆阿刚刚听说纳木扎勒等人被敌重兵包围，那边兆惠紧急派出的信使也来了，兆惠除告知他黑水营被围外，还指示爱隆阿先行返回阿克苏，待援兵到齐后，再一同来援救黑水营。爱隆阿也明白凭自己手下的这点兵力，无论救哪一边，都无异于飞蛾扑火，于是他便按照兆惠的指示，直奔阿克苏而去。
兆惠在黑水营被围时，也曾考虑过是否要组织强行突围，但因马力疲乏，无法冲杀，不得已只能掘壕结寨，“筑长围以相持”，黑水营之役由此进入了最为艰苦卓绝，乃至令后人谈之色变的阶段。
兆惠军临时抢挖的壕沟既浅，垒起的掩体也不高，敌军不用战马，步行就可以冲进来。最初敌军依仗绝对的数量优势，昼夜不息地进行攻击，兆惠军已再无撤退逃生的余地，皆死中求生，奋勇杀敌，使得回军的正面进攻始终无法奏效。
兆惠军的勇猛强悍令敌军不寒而栗，回军本身良莠不齐，在断桥血战中，他们可以像打了激素一样猛打猛冲，但这种状态毕竟没法长久保持，一进入持久战或稍一受挫，就又会生出怨怼和恐惧之心，不再肯出力卖命了。
既然都不敢再进行正面攻击，众人便只能琢磨讨巧之法，他们首先想到的是在叶尔羌河上游决水，用河水来淹灌黑水营。兆惠见多识广，马上派兵挖沟排水，将水引入下游，由于回军在围困黑水营时，就已截断了黑水营的水源，兆惠军在化险为夷的同时也顺带解决了部队最初几天的饮水问题。
水淹不成，敌军改用火攻，他们将芦苇、树枝披在身上，沿着挖好的沟向黑水营接近，试图以火焚烧，还曾尝试进行偷袭，但都被兆惠军一一识破并击退。
相比近战肉搏，使用火器不需要那么多的勇气和胆量，敌军又在黑水营的周围筑起四座高台，高台四面全都建有护身垛口，他们躲在垛口后面，用赞巴拉特鸟枪向兆惠军进行射击。
黑水营处于树林之中，兆惠军遂也在林中搭起高台与敌人对射。清军自康熙朝起就与准噶尔进行较量，准军也配备有赞巴拉特，从那时起，为获取战争中的技术优势，清军不但通过缴获直接装备这种鸟枪，而且大量进行仿制，以致到乾隆朝时，赞巴拉特鸟枪以及赞不喇大鸟枪（大型火绳枪，又名赞巴拉赞，实际为赞巴拉特的一种）实已成为八旗兵的普遍装备，尤其健锐营更多。
在对射时，同样持有赞巴拉特鸟枪的兆惠军于火器方面并不吃亏，只是苦于弹药不足，无法像回军那样密集而频繁地进行射击而已，但他们的作战经验却能保证己方不被压倒，经过一段时间的相持，他们终于瞅准回军松懈的机会，一举攻占高台，从而解除了来自敌方的这一火力威胁。
尽管始终攻不进黑水营，但兆惠也担心，若遭长围久困，大营的粮食和饮水迟早会消耗一空，到时部队必致溃败。1758年11月17日夜，鉴于形势已危如累卵，他挑选和派遣三等侍卫伊萨穆等五人分路突围，赴阿克苏告急。
五个使者每个人身上都藏有一份告急文书，他们中哪怕只有一个最终到达阿克苏，兆惠军也能得救，然而即便如此，在得以解围之前，黑水营依然只能靠自己苦苦支撑下去。
事情演变到这一步，海宁又不得不主动的行动起来，不过这一次他并非着急忙慌的调集自己的军队，而是在熟悉了当地的情况之后，开始耍起了合纵连横的手段。
这件事还要从当地的一些态势讲起。
以天山南北路为核心区域的西域，除了准噶尔和布拉尼敦兄弟控制的这片区域之外，尚有一个名叫布鲁特的部落，布鲁特人以天山及纳林河为界，北面称作东布鲁特，南面称作西布鲁特。布鲁特人豪爽骁勇，在准噶尔统治新疆时期，让准噶尔吃过不少苦头。在黑水营被围之前，经兆惠等办理，东布鲁特已归属清廷，西布鲁特虽然尚未站到清军一边，但他们与布拉尼敦和霍集占兄弟素有仇怨，现在见他们又被清军牵制在叶尔羌，自然萌生了晨虚而入的想法，海宁略施小计赞助了他们一些武器装备之后，这群人对于这样的行动就变得更加乐意了。
就在黑水营被围二十余天后，西布鲁特与塔里木盆地的贵族额色尹进行联合，攻打了喀什噶尔所属的英吉沙尔。布拉尼敦和霍集占兄弟正要商量如何出兵援救英吉沙尔，谁知当天薄暮时，兆惠军也发动反击，通过火攻夺取了他们的两座营垒以及六十余个帐篷，守卫这些营垒及帐篷的士兵被斩杀过半。
本来布鲁特人攻打英吉沙尔与兆惠出击之间并无联系，纯属巧合，然而布拉尼敦和霍集占兄弟却怀疑布鲁特人是受了清军之邀，才会前来对他们发动夹击。两人觉得如果这样，就算将黑水营围个一年甚至一年以上，都难以取胜，他们也没信心能围困那么长时间，于是便以大和卓布拉尼敦的名义派人与兆惠议和，以便能够获得休整和转用兵力。