由于福建向来靠台湾接济米粮，事件爆发后台米上涨，福建顿时陷入断粮危机。于是，闽浙总督庆瑞紧急派遣福宁镇总兵曾玉明渡海来台，召集台勇平定战事，另外命台湾镇总兵林向荣自西螺出兵作战。另一方面，台湾府知府洪敏琛紧急成立筹防局应对事变，并向外国商行筹借十五万两银作为军费，并以关税抵还。

阿罩雾庄攻防战

4月28日，戴军西王林日成为了替族人林妈盛报仇，率领三万多人截断阿罩雾庄的水源，打算一举消灭前厝林家（即雾峰林家）。这时，林家因多数家勇跟随林文察与林文明赴浙江作战，庄中只有72名壮丁。但在林文凤指挥下，林家人靠着大炮等火力予以还击，随即展开三天的激烈攻防战。期间，林家庄宅几乎失守，但林家家人日夜死守，加上翁仔社〔今台中县丰原市翁子〕罗冠英与东势角客家人分别派出援人支援，林家与五百多名援军突袭林日成阵中，击杀敌军数百人，一举击退林日成军。

同时，林向荣率领2200名（一说为3000名）士兵驻扎嘉义，并于4月28日击退戴军。之后清军出城，在坊牌与戴彩龙率领的戴军一万多人于八掌溪两畔对峙。由于戴军由白沙墩包抄，一举截断清军后路，导致清军前后受敌，部分将士溺死河中，直到后来稳住阵脚勇斗方才反败为胜。另一方面，戴军西王陈弄率军攻打鹿港没有攻下，其后掌管台湾北部军务的盐运使林占梅派蔡宇等人突袭大甲城东门，一举收复该城。而戴军的王和尚则于6月2日率军围攻大甲城，6月9日，代理淡水厅的张世英与千总曾捷步、把总周长桂以及翁仔社勇首罗冠英率军支援，加上大安港黄氏的协助，一举击退戴军。但6月17日，王和尚再度领军围城，在张世英指挥下，城中清军出城迎击，再度击退戴军。

清军反攻

1864年3月19日，吴鸿源发动猛攻，直攻到嘉义城外，城内守军见援军到来士气大振，击退了围城多日的陈弄军。6月，吴鸿源因不肯遵守指令发动攻击，被洪敏琛免职，由曾元福接替，但六月洪敏琛亦死于任内，清军与戴军又陷入胶着之中，8月丁曰健接任台湾兵备道，并由沪尾（今台北县淡水镇）登陆，重新布置新的作战方针，他命台湾镇守参将关镇国由五汊港（今台中港前身）进攻，自己则于10月22日进驻竹堑城（今新竹市），并命张世英、罗冠英等人精选1000乡勇驻守岸里社，打算直接攻打四块厝庄等戴军活动核心地区。两军合力之下，清军迅速扫大肚溪以北（今台中县一带）的戴军村庄，并控制住大肚溪航运，11月28日围攻彰化城。

另一方面，11月12日福宁镇总兵林文察自安平登陆，11月20日抵达嘉义，惩劝当地两百数十庄向清军投降，并与护理水师提督曾元福会师商议战略。商讨结果，他决定先疏通嘉义与彰化交界处的道路，然后再收复彰化，于是命白锳、关镇国合攻斗六，请彰化知县凌定国由宝斗（今彰化北斗镇）向南攻，而他本人与许忠标等部队沿海向北作战，直到麦寮与南下的林文明会师后再攻打彰化。

援军抵台

6月7日，洪敏琛升为台湾兵备道，统筹全部战事。6月9日，提督曾玉明率领600名兵力抵达鹿港。然而，清军军费却在押解途中于安溪寮遭遇戴军，清军大败溃散，千总龚朝俊与澎湖副将陈国诠等人战死，军营器械经费全被夺走。

而同时，林日成进驻彰化城，戴潮春退回四张犁，之后戴军陆续攻打嘉义、白沙坑等地，但皆被清军击退，而清军虽陆续有曾玉明扩兵400人、台勇1000人助战，但也难有斩获，双方于是陷入对峙之中。

八月与九月间，林文明率领1000名台勇请假回台湾助战，战事产生变化。他于外新庄、阿罩雾庄（今台中市、雾峰乡一带）、大里杙等地与戴军展开激战，击退戴潮春军，然后转自翁仔社（今台中丰原市），与当地勇首罗冠英合作，合力扫荡石冈仔、葫芦墩等地的戴军，然而此战后，林文明以弹药不足为由，返回阿罩雾。经多次催促后，善后总局补发火药4000斤、子弹2000斤，而林文明于1863年1月29日再度呈请福建巡抚徐宗干补发积欠的安家银19000两与口粮费10000两，但这些钱始终未拨款下来·

1862年11月23日，林文明率300兵勇攻打树湳，最后于1863年4月11日派叔叔林奠国率领600名台勇，与罗桂英等人攻入戴潮春老家四张犁，经过七天激战攻克该地。但由于军费仍未解决，林文明再度停止进攻。至此战事再度陷入胶着。

就在林文明于北路有所斩获时，清军却于南路遭到挫败：台湾镇总兵林向荣与台湾水师副将林国忠于七月前去救援斗六城，但反遭陈弄等人率数万戴军围困；10月29日戴军攻破围困许久的斗六城，林向荣自杀，林国忠等大小将领纷纷战死。戴军占领斗六后，驻扎彰化城内的林日成于12月20日发军围攻大甲，与清军展开激战，由于清军人数有限，虽有罗冠英率义勇救援，仍败退回城，不久戴军久困不克撤退，林日成亦退回四块厝庄。隔年1月，台湾水师提督吴鸿源率领3000名清军增援，并进驻盐水。

事件平定

11月26日，林文察进驻麦寮。这时丁林两军已包围彰化县城，12月1日由曾玉明破城。之后，林文察进驻涂库，与曾元福相约攻打斗六，同时歼灭支持戴潮春的村庄三十多座，逐渐逼近斗六城，但斗六防御坚固，难在短其内拿下。于是12月12日，林文察假意以援助彰化战事为由密令各军撤离，至1865年1月15日，仅留关镇国数营于城下示以兵少，诱使城内敌军以为其已撤退而开门袭击，这时附近甘蔗田伏兵冲出，关镇国等军备后夹击，成功大败敌军，收复斗六城。1月18日，戴潮春在张三显劝说下出面投降丁曰健，但因出言不逊，随即被斩杀。

收复斗六后，清军开始扫荡林日成、洪丛、陈弄等戴氏诸王。1864年12月，曾玉明迅速围攻北势楠庄，双方展开激烈的攻防战，其中清军曾挖地道攻入但不成功，只好以大炮猛烈炮轰后步兵奋战才攻陷该庄，洪丛则于期间战死，其弟洪番被俘，当场被杀。1月19日，林文察率军攻打四块厝庄，于1865年2月6日斩杀林日成，收复该地。5月，林文察与罗冠英围攻小埔心，与陈弄展开战斗，期间清军死伤惨重，罗冠英也死于其中，但在罗冠英弟弟罗坑领导下，清军持续猛攻，终使陈弄开庄投降，并被当场斩杀。同月，丁曰健派遣知县白鸾卿、参将徐荣生等人率军攻打于二重沟重新起事的严办，严办以伏兵击退清军，但清军以优势兵力围攻，并以大炮轰击指挥台，击杀严办，并押其妻侯氏回嘉义，凌迟处死。

至此，戴潮春事件宣告结束，清军终于收复台湾中部，而曾雄据一方的戴氏政权则结束其四年多的统治。

此战之后，台湾中部大土豪死伤殆尽，其留下的产业也被清廷充公，部分则以补偿林文明垫付军费为由交给雾峰林家。另一方面，雾峰林家因平定事件有功，得到全福建省（当时包含台湾）的樟脑收购权，加上林文明攻略各庄与事后清点“叛产”和收“罚捐”（即与事者家人抵罪钱）时侵占部分钱财土地，使林家顿时由地方土豪崛起为全台大家族之一。然而，此事件也种下林家与官府之间对立的种子，并激化与邻近大族之间的仇恨关系，因而导致后来林文明被杀，林家一度失势的局面。

但由另一角度而言，戴潮春建立之政权也为台湾清治时期中，最具政权性质的民变势力。事件期间，戴潮春创作童谣，伪造符应，亲自开耕，种种之举皆模仿中国天子行为与天人感应说。因此有部分史家认为戴潮春是历次民变中，最有政权意识的民变领袖。