公元1690年（康熙二十九年）经乌尔会之战，噶尔丹大败阿喇尼后，有持无恐，长驱直入，直到克什克腾旗境内乌兰布通（今克什克腾旗西南）。乌兰布通，仅距京城七百里，当时京城戒严，引起了清朝的恐慌。
七月初二，康熙帝命皇兄和硕裕亲王福全为抚远大将军，长子胤禔为副将军，组成一路大军出古北口；又命皇弟和硕恭亲王常宁为安北大将军，和硕简亲王雅布为副将军，组成另一路大军出喜峰口。内大臣佟国纲、佟国维、索额图、明珠等均为参赞军务。七月初六，两路大军共十万先后出发。七月十四，康熙帝也亲征北上。但后来由于身上有病，中途返回。清军分路而进，七月底到达了目的地巴林，并探得噶尔丹的集结地。噶尔丹发现清军到来，知道来者不善，于是遣使到京城，说到：“今虽临十万众，安何惧之有”，并提出：“圣上君南方，我长北方”的主张公开对抗朝廷。为了争取时间包围噶尔丹，并一举将其歼灭，清廷做出了可以谈判解决的姿态，故意拖延时间。噶尔丹发觉了清军的意图，做好了与清军开战的准备。七月二十九（1690年9月2日）清军集结完毕，队伍向乌兰布通的噶尔丹军逼近。八月初一（9月3日）黎明开始出击，两军决战于乌兰布通。
噶尔丹军共两万余人，占有险要的地势，隔河占据高岸“缚驼结阵以待”将大量的骆驼横卧在地上，上面盖着湿毡，背上加箱架，环列为营，名为“驼阵”，以 此来防御清军的炮火攻击。士兵依托箱垛从驼阵中放枪和箭，顽强抵抗清军的攻击。清军利用大量的火炮为前列，攻击中坚，猛烈轰击噶尔丹军的“驼阵”。双方激战了一下午，“驼阵”终被炮火攻破。噶尔丹军遂退入山林，利用地势拼命的抵抗，直到傍晚左翼军由山腰绕到噶尔丹军之后攻击，噶尔丹军溃退，左翼军因为被河崖、沼泽相阻，退回原地。噶尔丹见败局已定，乘夜渡拉木河向漠北撤退。十五日噶尔丹因害怕清军的追击，发出请罪誓书，顶佛象发誓，保证不再犯边，清军没有把握有利时机追击，致使噶尔丹有时间逃脱。
噶尔丹第一次遭受清军重创，沿路士兵们又染瘟疫，仅剩下几千人逃回科布多。乌兰布通战役,挫败了噶尔丹的锐气，歼灭了噶尔丹的有生力量，从而清朝边境得到安定。