这一举动，令沙俄闻讯火速增兵坚守伊犁，并派出舰队游弋在海上，中国沿海省市天津、奉天（今辽宁）、山东先后警报，都处于戒备状态。左宗棠在哈密生活了四个月，为了减轻内地长途调运军粮的困难，改善天山运道，修筑盘曲山路；筹集粮秣，发动军民屯田垦荒，兴修水利，增粮积谷。并在哈密大本营加紧训练，提高部队战斗力。
当时沙俄刚刚结束俄土战争，大伤元气，而且沙俄还认为战争纵获胜将得不偿失 ，以及担心打败清国将导致清政府垮台而引发不可预料的反应 ，在谈判桌上终于让步。
光绪七年（1881年）2月24日，曾纪泽与俄方代表订立了《中俄伊犁条约》和《陆路通商章程》。沙俄归还伊犁，但仍割去了伊犁霍尔果斯河以西之领土，中国赔偿俄国兵费九百万卢布（折合白银五百余万两）；俄商在中国新疆各城贸易，暂不纳税，对于伊犁居民，规定“愿仍居原处为中国民，或愿迁居俄国入俄籍者，均听所便”。虽然这一条约被中国认为是不平等条约，但曾纪泽确实也尽了最大的努力，中国收回了伊犁九城及特克斯一带地方。左宗棠对这一条约表示满意，说“中俄和议，伊犁全还，界务无损。领事只设嘉峪关、吐鲁番两处，此外均作罢论，则商务亦尚相安。吉林俄船撤还，松花江不许俄船来往”，而对曾纪泽也赞扬道：“劼刚此行，于时局大有裨益，中外倾心，差强人意也”。
同年，左宗棠应诏至北京任军机大臣兼在总理衙门行走，管理兵部事务。左宗棠在新疆期间，为保证军粮供给，发展地方经济，曾大力兴办屯垦业，其功绩遗泽至今。不久，左宗棠调任两江总督兼南洋通商大臣。
光绪八年（1882年），左宗棠再次向清朝政府奏请新疆建省，提出乘新疆收复伊始和西征大军未撤之威，不失时机地建省设县。这样顺应民心，有利于百废待举，恢复元气，实行切实有效的管理。左宗棠恳切陈词说服了清朝政府，同意着手在新疆建省。时任新疆巡抚的刘锦棠，制订了建省的具体方案。省会设于迪化（今乌鲁木齐市），下设镇迪道、伊塔道、阿克苏道、喀什噶尔道及以下设府、厅、州、县。伊犁仍设将军府，但不再统帅全疆的军政事务，政治中心移至迪化。
光绪十年（1884年）11月16日，户部奏请添设新疆巡抚、布政使各一人，除刘锦棠任巡抚外，又调甘肃布政使任新疆布政使。从此，新疆省正式建立。
中法战争
光绪十年（1884年）六月，左宗棠入京任军机大臣。时值中法战争，法军孤拔于八月在马尾海战全歼驻扎福建马尾的南洋水师，战局对中国不利。六月，左宗棠奉旨以钦差大臣身份督办闽海军务，挽救战局。十一月，左宗棠抵达福州，积极布防，并组成“恪靖援台军”东渡台湾。
光绪十一年（1885年）正月，黑旗军和恪靖定边军先在镇南关得胜，夺取了谅山。此事导致法国茹费里内阁垮台。法国引为奇耻大辱向越南法军拨款五千万法郎表明丝毫也没有就此屈服的打算。中国方面精疲力尽，刘永福部“所存不过五百人，多方募集不过千人，攻守两难，进退失据”同时在赫德的周旋下中法一直在进行密谈，而朝鲜的甲申政变使得中国更欲快速从越南抽身。于是中法新约签订。中法新约的主要内容就是确认了光绪十年（1884年）时的李福暂定条约，其中否定了中国对越南的宗主权，改由法国全权管理越南。
左宗棠对李鸿章签订条约完全不能理解，对当时主和的李鸿章作出以下批评：“对中国而言，十个法国将军，也比不上一个李鸿章坏事”、“李鸿章误尽苍生，将落个千古骂名”。李鸿章恼怒之余，决定拿左宗棠的下属开刀，指使亲信潘鼎新、刘铭传等陷害攻击“恪靖定边军”首领王德榜，并诬告台湾道刘璈十八款，使他们失去兵权。 左宗棠上书朝廷为属下鸣冤叫屈，并称病求退。
病逝福州
光绪十一年（1885年）七月二十七日（9月5日），左宗棠在福州病故，享年七十三岁。朝廷追赠太傅，谥号“文襄”。入祀京师的昭忠祠、贤良祠，并建专祠於湖南及他所立功的诸省。
主要成就
参见：洋务运动与清军收复新疆之战
人物评价
史书评价
《清史稿》：①宗棠为人多智略，内行甚笃，刚峻自天性。……然好自矜伐，故出其门者，成德达材不及国籓之盛云。 ②宗棠事功著矣，其志行忠介，亦有过人。廉不言贫，勤不言劳。待将士以诚信相感。善於治民，每克一地，招徕抚绥，众至如归。论者谓宗棠有霸才，而治民则以王道行之，信哉。
历代评价
林则徐：东南洋夷，能御之者或有人；西定新疆，舍君莫属！
胡林翼：①横览九州，更无才出其右者。②精熟方舆，晓畅兵略，在湖南赞助军事，遂已克复江西、贵州、广西各府州县之地。名满天下，谤亦随之。其刚直激烈，诚不免汲黯太戆、宽铙少和之讥。要其筹兵筹饷，专精殚思，过或可宥，心固无他。
曾国藩：论兵战，吾不如左宗棠；为国尽忠，亦以季高为冠。国幸有左宗棠也。
唐才常：左、彭（彭玉麟）二公之直烛巨奸，不顾身家，绝无附会。
潘祖荫：天下不可一日无湖南，湖南不可一日无左宗棠。
裴景福：左文襄佐骆文忠（骆秉章），仅一幕职而得行其志，似愈于曾文正（曾国藩）之为相；奉命出征，发谋出虑，朝廷亦从不牵制，此老一生际遇，文正不如也。
杨昌济：宋韩（韩琦）、范（范仲淹）并称，清曾（曾国藩）、左并称，然韩、左办事之人，范、曾办事兼传教之人也。
光绪帝：大学士左宗棠，学问优长，经济闳远，秉性廉正，莅事忠诚。由举人、兵部郎中带兵剿贼，迭著战功，蒙文宗显皇帝特达之知，擢升卿寺。同治年间，剿平发逆及回、捻各匪，懋建勋劳。穆宗毅皇帝深资倚任，畀以疆寄，洊陟兼圻，授为钦差大臣，督办陕甘军务。运筹决胜，克奏肤功。简任纶扉，优加异数。朕御极后，特命督师出关，肃清边圉，底定回疆，厥功尤伟。竭谋赞画，悉协机宜。旋任两江总督，尽心民事，裨益地方，扬历中外，恪矢公忠，洵能终始如一。
《御赐祭文》：①东平浙水，南靖闽都，西极昆仑，北清畿甸。 ②书勋则钟鼎千秋，论治而堂廉一德。
刘体仁：①左文襄勋业，以幕客时为始。……文襄善啖而好谈，入座则杯盘狼藉，遇大块用手擘开，恣意笑乐，议论风生，旁若无人。偶与辩胜，张目而视，若将搏噬之状。②左文襄幼年自负，几不可以一世，人称之为“小诸葛”，……其后丰功伟业，媲美武乡，可称佳话。常谓后人思想薄弱，不敢以今拟古。武侯所当曹操、司马懿，对手较为劲敌。然文襄勋绩，南平闽、越，西定河、湟，过于六出祁山远矣。
徐珂：①光绪初，帕夏之未平也，左文襄肃清关内，禡旗启行。英使威妥玛居间调停，倡议封帕夏为外藩，朝士和之，并为一谈。文襄独引边荒艰巨为己任，力斥众论，而西域遂平。 ②胡文忠之注重安庆，左文襄公宗棠之注重衢州，李文忠公鸿章之注重上海，皆谋之于豫，持之以恒，卒皆收其全功。
葛虚存：左文襄公，天资豪爽，圭角毕张，一切睥睨视之。……文襄刚毅强果，已届耄年，精力不衰，虽日历兵间疾苦，未尝以况瘁形于颜色。边塞苦寒，雪压行帐，拥絮着缁，据白木案，手披图籍，口授方略，自朝至夕，不遑暇食，军事旁午，官书山积，日必次第治理。遇将士不尚权术，惟以诚信相感孚，贪夫悍卒一经驾驭，罔不帖然。……公雅喜自负，与友人书，恒末署老亮，以诸葛自况，砥砺刚介之操老而益力。
梁启超：五百年以来的第一伟人。
谭嗣同：历观近代名公，其初皆未必了了。更事既多，识力乃卓。……左文襄晚达，故沈观最久。
左钦敏：综古今论之，邓（邓禹）、马（马援）、李（李光弼）、郭（郭子仪）中兴帝室，无此战绩；卫（卫青）、霍（霍去病）、韩（韩琦）、范（范仲淹）功高边塞，无此雄威。班定远（班超）生入玉门，尚须陈乞；岳忠武（岳飞）痛饮黄龙，徒成虚名。勋名之盛，秦汉以后，谁与比伦？ …
