待敌军到达信阳时，又举旗北上，经确山、遂平、西平到达郾城，然后攻挟沟，入睢州境。3月29日，捻军自河南考城进入山东境内。
　　
　　在两个多月的时间里，僧格林沁尾随捻军之后穷追不舍，从豫西、豫中、豫东、豫南，一直追到山东，行程数千里，所部被拖得精疲力竭，“将士死亡者数百，军中多怨言”.僧格林沁自己也被拖得“寝食俱废，恒解鞍小憩道左，引火酒两巨觥，辄上马逐贼”（《捻军》四，第85页）。清廷曾告诫他不能一意跟追，但刚愎自用的僧格林沁，一意孤行，仍穷追不舍。
　　
　　1865年4月初，捻军进入山东，经曹县、定陶、城武、嘉祥、汶上、宁阳进抵曲阜。僧军仍在后紧追。山东巡抚阎敬铭派布政使丁宝桢率本省防军进入兖州，妄图夹击捻军。为了继续疲惫敌军，捻军北趋宁阳、东平，途中击败总兵范正坦部后，继续北上东阿、平阴、肥城，然后转头南下宁阳、兖州、邹县、滕县、峄县，经兰山、郯城进入江苏的赣榆、海州、沐阳。5月3日，又由邳州返回郯城，西走峄县，在临城（今枣庄市西薛城）附近击败丁宝桢部后，北上宁阳、汶上。
　　
　　5月10日过运河进至范县（今河南范县东）南面的罗家楼、濮州（今河南濮城）东南的箕山一带，最后进至黄河水套地区（黄河水套是1855年黄河在考城铜瓦厢决口后在濮州、范县以南和郓城西北一带形成的一个河汊众多的地区）。隐蔽在这里的各地起义失散人员纷纷参军，使捻军人数众达数万。然后，捻军驰抵菏泽西北高楼寨地区，等待僧军。而这时的僧军已被捻军拖得极度疲惫，僧格林沁本人也因几十天不离马鞍，疲劳得连马缰都拿不住，只得用布带拴在肩上驭马。
　　
　　1865年5月17日，僧格林沁率军追至高楼寨之南的解元集地区。捻军派出少数部队迎战，诱使僧军向高楼寨地区深入。18日中午，僧军进至高楼寨，埋伏在高楼寨以北村庄、河堰、柳林中的捻军一齐出击。僧格林沁分兵三路：翼长诺林丕勒、副都统托伦布等率左翼马队，总兵陈国瑞、何建鳌各领本部步队为西路；副都统成保、乌尔图那逊等领右翼马队，总兵郭宝昌率本部步队为东路；副都统常星阿、温德勒克西等各领马队为中路。捻军也分三路迎战。西路鏖战二小时左右，捻军稍却。适中路捻军已将常星阿部击溃，便支援西路捻军向敌人发起反击，将西路清军歼灭。与此同时，东路捻军也已将敌军击溃。在后督队的僧格林沁只得率残部退入高楼寨南面的一个荒圩，捻军乘胜追击，将该圩团团包围，并在圩外挖掘长壕，防止敌人突围。当夜三更，僧格林沁率少数随从冒死突围，当逃至菏泽西北7.5公里的吴家店时，被一捻军战士砍死在麦田。这一仗，捻军全歼僧格林沁以下7000余人，取得重大胜利。
　　
　　高楼寨之战，捻军全歼僧格林沁的蒙古马队，使清军的精锐骑兵损失殆尽。副都统成保奏称：“我军失利后，马步兵勇收集无多。”（《平捻方略》卷二百三十一，第6页）这次作战，是捻军在抗清斗争中取得的一次重大的胜利，也是运用运动战取胜的一个典型战例。捻军发挥快速流动作战的特长，牵着僧军盘旋打转，使其精疲力竭，同时伺机反击，消耗敌之兵力，挫伤敌之士气，最后在地形和群众条件都对捻军有利的地区，一举全歼穷追之敌。僧军方面，由于僧格林沁盲目轻敌，一味穷追，后方供给不继，部队饥疲交加，士气日益低落，加上得不到豫鲁清军的有效配合，成为衰弱的孤军，最后被捻军歼灭。

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