1866年10月（同治五年九月），赖文光在开封附近决定将捻军分为东西两支：张宗禹、张禹爵、邱远才率一部进军鄂陕甘，联络回众，为西捻军；赖文光、任化邦、李允率一部留中原坚持斗争，为东捻军。两支捻军互为犄角，遥相应援。
　　当月下旬，东捻军拟进入运河以东较为富庶的地区，扩兵筹粮，然两次渡河均未成功。赖文光、任化邦遂放弃此议，于12月初进河南，下旬抵湖北，试图派主力入川，并与西捻军取得联系。1867年1月，李鸿章调集10万清军云集鄂豫，兵分“堵击之师”和“兜击之师”，企图消灭东捻军于鄂东地区。东捻军在天门县罗家集、德安府（今安陆）杨家河两败清军，但在安陆府尹隆河（今永隆河）一役损失甚重，伤亡万余，被俘万余，元气大伤，东捻军入川计划受挫，入陕会合西捻军又为清军所阻，赖、任率部由鄂及豫，辗转入鲁，6月初至曹县，12日到达戴庙、沈口。翌日晨，击败山东清军总兵王心安部，杀死东阿县令周毓南、民团团总刘鸿宾，突破运河防线，进入河东地区，尔后直插山东纵深，18日逼近济南，19日抵章丘，再经邹平、青州，趋莱州、登州。
　　李鸿章急由河南移军山东，30日抵济宁，提出“扼地兜剿”的方略，上奏清廷，认为捻军“已成流寇，逼之不流诚为殄贼上策”，“应将捻军逼入胶莱绝地，扼之于胶莱河，使不得复出”（《山东通志?兵防志》第3331页。），聚而歼之。李鸿章按照“先固守局而后进兵”的次序，首先设了两道防线：以运河、黄河及苏北六塘河为外圈防线，直隶总督刘长佑、通商大臣崇厚分军布防黄河，豫、皖、苏、鄂、直五省分兵防守运河，漕运总督张之万及浙江援兵守御六塘河；以胶莱河为内圈防线，加大兵力密度，重兵御守，以淮军刘铭传、潘鼎新、董凤高、沈宏富、王永胜，豫军提督宋庆，山东巡抚丁宝桢等部百营兵力，部署在不足150公里正面上。两线防御部署完毕，李鸿章即指挥清军三路追击：提督刘铭传为中路，由泰安、莱芜、青州向胶东；潘鼎新为北路，由潍县、昌邑趋莱州；总兵董凤高、沈宏富为南路，由郯城、兰山、莒州赴胶东。三路清军连同山东巡抚丁宝桢所辖之地方清军，兜地而前。
　　6月下旬，东捻军进至较为富庶的莱州、登州，30日至烟台。登莱青道道员潘，勾结占领烟台之英法军共同对付义军。崇厚派参将邓启元率洋枪队1营，携大小开花炮，由天津海运烟台助守。7月中旬，东捻军得知清军聚兵胶莱河，修墙筑垒，分段扼守，察觉了清军企图，急忙西撤，企图跳出包围圈。31日，赖、任率捻军三四万人至胶莱河南部的麻湾口，山东清军王成谦部防守甚严，突破未成，乃沿河北上；8月15日，由潘鼎新驻防之新河觅渡，再次受挫；后侦知胶莱河入海处尚未设防，潍河北段自下营至海口20余公里，仅有王心安部4营清军驻守，渔而堡、海神庙等处河水最浅，于19日趁海水落潮之机，从海神庙以北越过潍河，进入潍县，李鸿章消灭捻军于登莱一隅的企图顿成泡影。
赖、任率部渡河后，经景芝镇、诸城南下，26日围攻莒州，丁宝桢所部尾随捻军南下，驻守沂州（今临沂）；刘铭传、潘鼎新、总兵周盛波等部追击入江苏。李鸿章将防守胶莱河的其余清军撤至运河防线，重新调整部署：自戴庙至江苏宿迁，依次由豫、鄂、淮、皖四军防守；宿迁以南由湘、淮两部水师及漕、浙诸军防守；运河沿线兵力增至150营。为加强机动作战力量，李鸿章令丁宝桢驻兰陵（今苍山属），藩司刘秉璋、沈宏富，副都统温德勒克西等驻守台儿庄，李则将大营由济宁移至台儿庄，居中指挥。鲁苏两省清军时达10万。
　　东捻军进入江苏后，试图渡过运河、六塘河，9月11日至14日在刘老涧、鲍河头上下抢渡，为总兵姚广武步军、副将黄中理水军所败。下旬，赖、任率主力再返山东，经郯城、兰山趋峄县、滕县、邹县、曲阜、滋阳、宁阳，东转新泰，南下青驼寺，再北折沂水，由穆陵关扑章丘。11月3日，从桑家庄、韩家庄北渡黄河，为副将莫祖绅、张德魁步兵和赵三元水师所阻，半渡而回，旋即东向长山、临淄、寿光。李鸿章急令刘铭传、潘鼎新和提督唐仁廉、福建提督郭松林、湖南提督杨鼎勋等部，由鲁南北上追堵。12日，东捻军与淮军刘铭传部、山东王心安、王正起部战于潍县、安丘交界之松树山，受挫损失惨重，赖文光、任化邦率部南移，经诸城、日照，再入江苏。19日，东捻军与刘铭传部清军战于赣榆，先胜后败，任化邦被叛徒潘贵升枪杀。
　　赣榆一战，东捻军元气又伤。清军重兵围裹，赖文光率部跳出包围，复奔山东。11月下旬，在潍县东南杞城与清军接触，遂分兵为二：任三厌（化邦弟）趋昌邑一带，李允向寿光一带，游弋于潍河、弥河之间。12月5日，李允、牛遂所部被刘铭传部清军合围，损失惨重。翌日，两部捻军合兵一处，西奔青州方向，又为清军所败，再回军东向，清军围追堵截，捻军十分被动。24日，在北洋河、弥河间陷于清军重围。刘铭传部在西，郭松林、杨鼎勋两部在东，捻军分头迎敌，背水决战，苦战竟日，终不得脱，伤亡两万余，被俘近万，主力丧失殆尽，首王范汝增、烈王徐昌先及任三厌等壮烈牺牲，赖文光、李允率少数骑兵突围，经昌乐、诸城、日照，入江苏赣榆。赖文光率余部企图由宿迁渡运河未成，旋即转向沭阳，于1868年（同治七年）1月2日从张家湾突破浙军防御，渡过六塘河，5日，在扬州东北瓦窑铺，被道员吴毓兰部所灭，赖文光被擒，10日在扬州就义。李允在安徽降清，后被巡抚英翰所杀。