1865年4月初，捻軍進入山東，經曹縣、定陶、城武、嘉祥、汶上、寧陽進抵曲阜。僧軍仍在後緊追。山東巡撫閻敬銘派布政使丁寶楨率本省防軍進入兗州，妄圖夾擊捻軍。爲了繼續疲憊敵軍，捻軍北趨寧陽、東平，途中擊敗總兵範正坦部後，繼續北上東阿、平陰、肥城，然後轉頭南下寧陽、兗州、鄒縣、滕縣、嶧縣，經蘭山、郯城進入江蘇的贛榆、海州、沭陽。5月3日，又由邳州返回郯城，西走嶧縣，在臨城(今棗莊市西薛城)附近擊敗丁寶楨部後，北上寧陽、汶上。
1865年5月10日過運河進至範縣(今河南範縣東)南面的羅家樓、濮州(今河南濮城)東南的箕山一帶，最後進至黃河水套地區(黃河水套是1855年黃河在考城銅瓦廂決口後在濮州、範縣以南和鄆城西北一帶形成的一個河汊衆多的地區)。隱蔽在這裏的各地起義失散人員紛紛參軍，使捻軍人數衆達數萬。然後，捻軍馳抵菏澤西北高樓寨地區，等待僧軍。而這時的僧軍已被捻軍拖得極度疲憊，僧格林沁本人也因幾十天不離馬鞍，疲勞得連馬繮都拿不住，只得用布帶拴在肩上馭馬。
1865年5月17日，僧格林沁率軍追至高樓寨之南的解元集地區，張宗禹派出少數部隊迎戰，命任柱、張琢併力衝擊，誘使僧軍向高樓寨地區深入。18日中午，僧軍進至高樓寨，埋伏在高樓寨以北村莊、河堰、柳林中的捻軍一齊出擊。僧格林沁分兵三路：翼長諾林丕勒、副都統託倫布等率左翼馬隊，總兵陳國瑞、何建鰲各領本部步隊爲西路;副都統成保、烏爾圖那遜等領右翼馬隊，總兵郭寶昌率本部步隊爲東路;副都統常星阿、溫德勒克西等各領馬隊爲中路。捻軍也分三路迎戰。西路鏖戰二小時左右，捻軍稍卻。適中路捻軍已將常星阿部擊潰，便支援西路捻軍向敵人發起反擊，將西路清軍殲滅。與此同時，東路捻軍也已將敵軍擊潰。在後督隊的僧格林沁只得率殘部退入高樓寨南面的一個荒圩，捻軍乘勝追擊，將該圩團團包圍，並在圩外挖掘長壕，防止敵人突圍。當夜三更，僧格林沁率少數隨從冒死突圍，當逃至菏澤西北7.5公里的吳家店時，被一捻軍戰士砍死在麥田。這一仗，捻軍全殲僧格林沁以下7000餘人，取得重大勝利。
戰役結果
捻軍全殲僧格林沁以下7000餘人，取得重大勝利。
