侥幸逃出生天的噶尔丹，不仅失去了妻子阿奴，他的重要部下戴巴图尔宰桑、博罗特和硕齐等也在战场上战死。噶尔丹无奈之下，只能收容不足五千人的残部，流窜于科布多西部的塔米尔河流域，一边躲避追击，一边惶恐不安。当时，准噶尔的统治中心伊犁河流域已被策旺阿拉布坦占据，噶尔丹自然无法返回原地。向北通往俄国的道路被与准噶尔为敌的部族封锁，而南方的吐鲁番、哈密地区，则由他曾扶持的实际统治者阿卜都里什特控制。阿卜都里什特早已通过一名叫沙和卓的回回商人与清朝建立联系。昭莫多之战不久后，他便带着儿子克苏尔唐前往北京，自称回回国王，表示愿意将儿子留在京城做人质，同时返回吐鲁番，以清朝圣上威德宣谕属下，为清廷阻止噶尔丹出力。甚至连青海和硕特汗国及阿拉善卫拉特人，在清军压境下，也被迫与噶尔丹划清界限。
走投无路的噶尔丹只好打算南下西藏，投奔自己在西藏已成实权人物的老同学第巴桑杰嘉措。桑杰嘉措本来也有意接纳噶尔丹避难。然而事情并不如他所愿，昭莫多战俘中的准噶尔将领丹巴哈什哈，以及和硕特汗国派驻噶尔丹处的官员罗垒厄多齐，将噶尔丹意欲逃往西藏的计划报告了清廷。他们还透露了一个震惊当时上层的消息：五世达赖已经去世九年。虽然具体时间不准确，但足以引发重大的政治影响。1686年伯勒齐尔会盟上，西藏喇嘛教廷的使者放弃了平衡清、准噶尔、喀尔喀三方势力的角色，全面倒向准噶尔一方，这种异常举动让康熙皇帝产生怀疑。形势紧迫，康熙不得不全力备战，没想到俘虏的招供印证了他的猜测。愤怒的康熙迅速行动，1696年9月6日，清朝使臣携敕谕赴西藏面见桑杰嘉措。桑杰嘉措看到的是一份长达数千字、充满警告意味的谕旨，康熙皇帝直接揭露了桑杰嘉措隐瞒五世达赖死讯、阴谋鼓动噶尔丹东侵的种种罪行，并要求其遣使谢罪，否则将举兵问罪。 这意味着桑杰嘉措如果继续执迷不悟，接纳噶尔丹，将面对清廷武力惩罚。桑杰嘉措不敢冒险，只能放弃收留噶尔丹的打算。至此，噶尔丹已走投无路。即便如此，他仍未反思自身指挥失误，而将战败归咎于听信西藏教廷使者的吉言。这种说辞无法服众，越来越多部下投诚清军，连侄子丹津鄂木布和杜噶尔阿拉布坦也带兵叛走，噶尔丹身边只剩三千余人。昭莫多之战后，喀尔喀三部陆续回到漠北，车臣汗部将达里冈爱草原奉献给清廷作为马匹牧场。清廷开始在漠北重要地区驻军、囤积物资，为再次进攻噶尔丹做准备。 1696年10月，噶尔丹命侄子丹济拉率两千部众南下杭爱山麓的翁金河，意图抢掠清军粮草以缓解缺粮。在进攻阿尔拜赫雷时，准噶尔军包围了负责粮运的镶黄旗副都统祖良璧部数百官兵。祖良璧沉着指挥，率部杀出包围圈，并列阵迎击，使用子母炮和鸟枪，与仆从近战拼杀。准噶尔军因长期补给困难，药少，发来无力，最终不敌清军火力，向西北溃逃。祖良璧追击二十余里，斩获百余敌军，军粮无损。此战失败迫使噶尔丹亲自南下哈密抢粮，但仍未成功。此时噶尔丹缺粮缺马，军械不足，被迫依靠打猎为生。外出打猎的部下常因孤立而被俘或杀害，他的长子色布腾巴勒珠尔就在巴尔库尔山附近狩猎时被哈密伯克额贝都拉达尔罕俘获并押送北京。康熙皇帝洞悉噶尔丹困境，准备新一轮军事打击，同时采取宣传和政治攻势双管齐下。 1696年9月，康熙命侍卫内大臣苏尔达组建精干部队，掌握噶尔丹行踪即刻剿灭。同月，昭莫多战俘三千余人被赎出，父子兄弟团聚，以示清廷优待。康熙巡至归化城，命费扬古密切监视噶尔丹动态。昭莫多战俘曼济、阿旺丹津带谕旨前往科布多劝降，1697年正月初二，经过长期寻找，终于在萨克萨特呼里克找到噶尔丹。曼济和阿旺丹津详细讲述清廷优待政策及投降好处，但噶尔丹依然倔强，拒绝投降，将使者打发走。 二月，康熙巡至宁夏，部署对噶尔丹最后一战。中年的康熙射猎垂钓、意气风发，而噶尔丹却因长期颠沛流离、绝望而染病。二月十四日，博什希和阊寿再次前往萨克萨特呼里克劝降。噶尔丹背对使者示弱，仅用客套话回应，既不投降，也无力带领部下脱困，令部下不满。精神上的坚强无法改变残酷现实。到1697年2月底，越来越多准噶尔头目带部众投降，包括噶尔丹亲信格垒沾英和吴尔占扎布。噶尔丹身边仅剩女儿钟济海及两位军官，其他不到百人，马驮不等，牛羊全无，只能捕兽为食或杀马驮充饥，居无定所，生活极其困苦，曾经威震中亚的博硕克图汗生命行将结束。 1697年3月，耐心耗尽的康熙命费扬古率军进击。4月初九，费扬古得知噶尔丹已于3月13日病逝。噶尔丹遗体被火化，其女钟济海和剩余部众随侄子丹济拉投降清廷。噶尔丹死讯传出后，策旺阿拉布坦试图收取旧部，在丹济拉率残部投降途中发起袭击，截留伊拉古克三活佛、钟济海等人，并夺走噶尔丹骨灰。清廷多次派使索取骨灰，策旺阿拉布坦虽遣返重要战俘，但以骨灰为筹码要求归还旧臣，直至1698年8月才在清廷压力下交出骨灰。骨灰送到北京后，康熙下令悬挂示众。对于噶尔丹的后代，康熙相对宽仁。1701年，策旺阿拉布坦将女儿钟济海送至清廷，长子色布腾巴勒珠尔正担任待卫，兄妹在北京相依为命。色布腾巴勒珠尔与镇国公觉罗长泰之女结婚，做倒插门女婿；钟济海嫁给二等侍卫沙克都尔，兄妹在中原扎根。其余战俘部分编入察哈尔八旗，由清廷派员管理，其余安置漠北草原设札萨克旗。丹济拉被封辅国公，1708年病故；伊拉古克三活佛因助噶尔丹东侵被凌迟。清廷虽付出巨大代价，却开疆拓土，漠北纳入版图，阿拉善、额济纳地区和硕特、土尔扈特部分归附清廷，分别设阿拉善旗、额济纳旗统治。 算上已归附哈密地区，清朝西陲从嘉峪关向西大幅扩展。青海和硕特贵族领地成为羁縻地区。1708年，康熙命出身镶黄旗的文华殿大学士温达，将历年准噶尔战事编成《亲征平定朔漠方略》，并亲自撰写序文，详细记录清朝对准噶尔的征讨过程与经验教训。