湘军占领武汉后，声名大噪。清廷赏曾国藩兵部侍郎衔，办理军务。曾国藩于得意之余，即筹划大举东犯，并决定以夺取九江为第一目标。他与新任湖广总督杨霈商定了一个水陆并进，夹江而下，首先突破太平军田家镇、半壁山江防，进而夺占九江的三路进军计划。其兵力部署是：南路由新任湖南提督塔齐布和知府罗泽南分统湘军兵勇沿长江南岸进攻鄂东大冶、兴国（今阳新）；北路由杨霈督陕西提督桂明率绿营兵进攻蕲州、广济（今蕲春东南）；中路以水师顺江而下，由参将杨载福、同知彭玉麟率部先发，曾国藩与李孟群率后队继进。预定三路会师于田家镇，总兵力约万余人。
太平军方面，杨秀清已于10月15日将湖北军事委托给燕王秦日纲统理（秦奉命巡查河道，当时已到九江），命其在湖北田家镇、半壁山一线加紧设防。太平军在田家镇至蕲州一段四十里之江岸修筑了一些土木城，安置炮位；在田家镇与南岸半壁山之间横架铁链二道，两链相距约十余丈，铁链之下排列小船数十只，配以枪炮；在半壁山扎大营一座、小营四座，山下挖掘三四丈宽的深沟，内侧建立木栅、炮台，外侧密钉竹签、木桩。为了加强该处防御，杨秀清还专门派人从天京送来一座木簰，作为江中堡垒。此时，从武汉退回和从下游来援的太平军总数又达数万，号称十万人。他们设防虽较严密，但在作战指导上却采取消极防御的方针。
1854年10月底至11月初，清军自武汉分批出发。自武昌起程的南路湘军分为两支：一支由塔齐布率领，经武昌县（今鄂城）趋大冶；一支由罗泽南率领，经金牛镇趋兴国。11月11日，两支湘军分别陷大冶、兴国。不久，罗泽南部进扎半壁山下，塔齐布部进扎半壁山东南十里之富池镇。半壁山孤峰峻峙，俯瞰大江，北麓尤为陡峭，形势险要，是太平军重点守备之地。曾国藩认为，“先攻田镇对岸之半壁山，夺其要隘，则铁锁（链）一岸无根，当易拔去。”11月20日起，双方于半壁山进行了十分激烈的攻防战，太平军作战不利。23日，秦日纲亲自督军二万，与罗泽南等部湘军再战，复大败，伤亡数千人，余部退至田家镇，半壁山随即失陷。湘军派百余人缒崖而下，将横江铁链砍断。适国宗韦志俊、石镇仑、韦以德等自芜湖率援军赶到，24日配合秦日纲督军自田家镇分路渡江，进攻占据半壁山之敌。鏖战竟日，太平军各路俱败，石镇仑、韦以德等千余人阵亡，秦日纲和韦志俊率余部退回长江北岸。次日，太平军又将江中铁链钩联于南岸半壁山下。
湘军水师东下时，太平军检点陈玉成部将敌前锋阻截于蕲州。半壁山被湘军攻陷后，陈玉成于11月29日令水营突围下驶，于是湘军水师得以顺流而下。12月1日，杨载福与塔齐布等商讨进攻田家镇的计划，鉴于太平军江防坚固，确定将战船分为四队：一队专管斩断铁链；二队专管攻击太平军炮船；三队待铁链破除后直趋下游，焚烧太平军船只；四队守卫老营，防太平军袭击。12月2日，湘军战船出动，塔齐布督同罗泽南等率陆师六千人，排列南岸，以助水师声威。湘军水师傍南岸急桨而下，直至铁链之前，“以洪炉大斧，且熔且椎，须臾锁断”。当太平军炮船前往救护时，湘军水师第二队随即上前发炮轰击，毁太平军炮船二艘。待湘军水师第一队将江中铁链破坏后，其第三队舢板船飞桨下驶，太平军水师阵势遂乱，纷纷败退。湘军舢板船疾驶武穴（今广济）、龙坪一带，从下游纵火焚烧太平军战船。时值东南风大作，太平军上游之船无法下撤，被烧毁不少。12月3日，秦日纲、韦志俊等自焚田家镇营垒，率部东退黄梅。至此，太平军苦心经营的田家镇、半壁山江防被湘军彻底突破。
太平军从湘潭作战失利到田家镇、半壁山防线被突破，以水师的损失最为惨重，前后有近万艘船只被敌军焚毁、击沉，从而使湘军水师得以在天京上游江面横行无忌。这不仅直接影响了西征战场上的陆路作战，而且使天京受到愈来愈大的威胁。
