李定国等部明军连续攻克湖南大批州县的消息传到北京，顺治皇帝大为震惊。七月十八日他派敬谨亲王尼堪为定远大将军，统八旗精兵南下，二十日离开北京，原定计划是经湖南进入贵州，同吴三桂、李国翰所统四川清军合攻贵阳。孔有德兵败身死的恶耗传来，清廷于八月初五日急令尼堪改变进军方向，先占湖南宝庆府（府治在今湖南邵阳市），然后进军广西。清定南、平南、靖南三藩中孔有德兵力最强，桂林失守后，定藩兵马逃入广东，顺治帝惟恐广东有失，特发专敕告诫平南王尚可喜、靖南王耿继茂：“切毋愤恨，轻赴广西；倘贼犯广东，尔等宜图万全为上计”，等候定远大将军尼堪军至广西后，两潘兵力听从尼堪指挥。

十一月十九日，尼堪军至湘潭县；明将马进忠引部众退往宝庆。二十一日，尼堪自湘潭起程，次日进至距离衡州府（今衡阳市）三十余里处。李定国派出部将领兵一千八百名佯抵一阵，随即后撤。尼堪骄心自用，以为明军不堪一击，即于二十二日夜“兼程前进”，次日天色未明到达衡州府，与李定国大军相遇。定国见尼堪轻进寡谋，决定以计取胜，事先埋伏重兵，命令前线将士对阵时稍一接触即装出兵力不敌的样子，主动后撤。尼堪“乘胜”追击二十余里，陷入埋伏。定国一声令下，全军出击，杀声震天，势如潮涌；清军仓皇失措，迅速被明军击败，主帅尼堪也在混战中当场毙命。同时被明军击杀的还有一等伯程尼和尼堪随身护卫多人。定国军士割取尼堪首级献功，“东珠璀璨嵌兜鍪，千金竟购大王头”，全军欢声雷动。清军不敢再战，在多罗贝勒屯齐（或译作吞齐）的率领下垂头丧气退往长沙。

李定国在不到半年的时间里，指挥攻城、野战都取得了辉煌的战绩。他用兵机动灵活，英勇果断，显示出卓越的军事才华。时人张怡根据李定国委任的桂林知县李楚章的话说，“公用兵如神，有小诸葛之称。纪律严明，秋毫无犯，所至人争归之。军中室家老弱各为一营，皆有职事，凡士伍破衣敝絮，皆送入后营，纫织为衬甲、快鞋之用，无弃遗者”。陈聂恒也记载，“定国智勇冠其曹，且严纪律，民皆安之。或传定国兵当以夜至，比晓则已过尽矣。故所至有功”。清军统帅定南王孔有德、敬谨亲王尼堪的相继败亡，对于明清双方都是震动朝野的大事。就其影响而言，桂林、衡阳大捷远远超过了战役本身。攻克桂林之后，李定国趁势收复广西全省，清朝官员“号天大恸；自国家开创以来，未有如今日之挫辱者也”。尼堪贵为亲王，统率满洲八旗精锐出征，竟然兵败身死，更是出乎清廷意料，连顺治皇帝也悲叹：“我朝用兵，从无此失。”跟随尼堪出征的贝勒吞齐（即屯齐）、巴思汉，贝子扎喀纳、穆尔佑，固山额真韩岱、伊尔德、阿喇善等高级将领后来都受到革爵、革职等严厉处分。

自从明朝末年以来，文官武将一提到清军无不谈虎色变，依附清廷的汉族官僚每遇军情紧急往往请求朝廷派遣“真正满洲”参战，如顺治六年湖广辰常总兵徐勇在题本中说：“总之，逆贼畏满兵，而不怯南兵，南兵如云，何如满旗一旅也。”满洲贵族也自视为天之骄子，所向无敌。李定国挥军转战千里，连杀清朝二王，特别是击毙了贵为亲王的满洲劲旅主帅尼堪，打破了清军不可战胜的神话。其心理上的作用不可低估。就清方而言，兵力上的损失可能还在其次，更重要的是神情沮丧。清广西巡抚王一品因患病回京，幸免于桂林之厄。顺治十一年他已痊愈，吏部仍推荐他复任广西巡抚，王一品如临深渊，规避不前，行贿托人题免，发觉之后被清廷处以绞刑。谈迁也记载，顺治十年有三个人赴吏部谒选，探筹（即抽签决定补用何地何官缺）得广西，“悸惧却不能手”。另一方面，忠于明室的官绅百姓却为之精神振奋，重新燃烧起复兴的希望。人们常常引用黄宗羲的一段话：“逮夫李定国桂林、衡州之捷，两蹶名王，天下震动，此万历以来全盛之天下所不能有，功垂成而物败之，可望之肉其足食乎！屈原所以呵笔而问天也！”他写这段话是在事过境迁之后发出的无限感慨，但我们不难想象他和一大批志同道合的人在听到桂林、衡州大捷时那种欣喜欲狂、奔走相告的情景。当时在长江下游从事秘密复明事业的顾炎武闻讯之后赋诗云：“廿载吴桥贼（崇祯四年孔有德等在吴桥县叛变，故称吴桥贼），于今伏斧砧。国威方一震，兵势已遥临。张楚三军令，尊周四海心。书生筹往略，不觉泪痕深。”又云：“传闻西极马，新已下湘东。……不有真王礼，谁收一战功。”顾炎武不仅为原大西军联明抗清取得辉煌胜利感动得泣下满襟，还明确地批判了永历朝廷部分官员反对封孙可望为秦王。张怡则对孙、李矛盾激化，导致大局逆转，深表惋惜，写道：“使无此内衅，大功成矣。”

1652年李定国在湘、桂战场上的胜利，对当地和附近具有复明情绪的绅民是一个极大的鼓舞。许多退入山区的明朝残兵败将和隐居乡间的官绅都闻风云集，共勷盛举。如安定伯马宝顺治八年仍在广东坚持抗清，李定国大军收复广西后，他立即出兵配合，攻克阳山、连州、连山等州县，活捉清连阳副将茅生蕙、游击马泗汗、守备白守富。后奉李定国之命率部入湖南，茅生蕙等人均于九年十月二十二日在衡州处斩，“首级悬挂南门”。此外，如胡一青、赵印选、陈邦傅旧部彰武将军袁来朝、曹志建部总兵欧正福等都曾“依附李定国、恃险狂逞”。当时在桂林的瞿昌文记载，广西“八郡中节义大臣，避腥羶于深箐穷谷间，转徙困顿，全发以待时，始终不改其守者，皆府君（指瞿式耜）素所荐拔之士，至是咸幸更生，而山薮野泽之哀鸿，亦莫不相庆复见汉官威仪也”。永历朝廷兵部尚书刘远生、中书舍人管嗣裘、兵部主事朱昌时等人都从瑶族山区出来参见李定国，共商机务，协守桂林。原广西巡按吴德操也应定国之命出任于梧州，“坐门楼，稽出入”，广西全省都安官设吏。湖南的明朝乡绅也纷纷出见，就连自弘光时期已经杜门不出的大臣周堪赓（崇祯时任工部侍郎，弘光初立授以户部尚书，未到任）、郭都贤（崇祯时任江西巡抚，永历帝授以兵部尚书，未就职）等一大批官绅都认为中兴有望，应邀到衡山谒见李定国。郭都贤在《自叙》中写道：“王辰（顺治九年）恢复湖南，微有赞襄之力。”只是由于不久形势逆转，参与反清复明的官绅为了保全身家性命，不仅销毁有关文书，在自己后来的著作中也竭力加以掩盖，给后人研究这段时期的绅民动向造成了困难。

李定国在衡州大捷前后，活动于湘、赣边境罗霄山脉一带以刘京、李文斌为首的抗清武装备受鼓舞，他们一面高举复明的旗帜号召当地百姓收复失地；一面同李定国联系，请求派兵支援。定国当时正同清军主力周旋于湖南，只派了为数不多的军队配合刘京等部进攻江西吉安府属州县。据《衡州府志》记载，“定国旋自粤入永，次衡，驻兵四月余。遣其将张胜攻湘阴，高必贵掠江西之永新”。十一月初一日，高永贵部攻克永新，接着在刘京等地方义师引导下收复安福、永宁（今江西宁冈县）、龙泉（今江西遂川县）三县。清驻防安福游击张曾显“全军被围，尽为贼执去”，张曾显被押解到衡州，李定国下令将其斩首。清江西巡抚蔡士英在题本中说：“该臣看得，逆贼乘犯湖南之势，驱其象马，大股而来，其志意颇为不小。又兼土寇刘京历年为江省巨害，潜相勾引，习熟路径。……是以狡贼先设疑兵于袁州插岭关，势欲进窥；而阴以大队突犯吉安，以致永新、安福、永宁、龙泉等处相继沦陷，县令、防将两被执去，更眈眈于吉安府城，思图并力极攻。”正当刘京等围攻吉安府城（今吉安市）时，清江西巡抚蔡士英向江南总督马国柱告急，抽调援兵入赣会同江西提督刘光弼、南赣总兵胡有升所部兵马火速赶赴吉安。由于李定国部主力未能入赣，刘京等部抵敌不住清朝优势兵力，十一月初一日李文斌兵败被擒。定国为集中兵力迎战尼堪，无暇东顾，永新等县驻军“起营退转湖南”，十一月二十三日最后一批精兵撤离永新开往湖南。清军于二十五日进入永新，安福、永宁、龙泉也先后被清军夺回。到1653年（顺治十年）七月二十七日，刘京在同清军交战中被俘，赣西的抗清运动被镇压下去。