19世纪中叶，国内阶级矛盾和民族矛盾异常尖锐，各地农民起义、少数民族反清起义不断爆发。在太平天国革命和捻军起义的影响下，同治元年（1862年），西北爆发以陕西回民发起、甘肃回民跟进的回族反清事件，烽火遍及陕甘大部分地区，时间长达12年之久，又称为同治回乱。
陕西是回民比较集中的地区之一（主要分布在泾水和渭水流域），全省回族人口约百万。1862年5月，太平军扶王陈得才部进入陕西，在陕西清军在堵御太平军的同时，华州回民首先起义，渭河西岸回民争相响应，反清的烽火迅速燃及400公里的秦川，反清回族农民起义军军队伍扩展至20余万。回族农民起义军围攻西安数月，未能攻破西安。1863年10月，清军多隆阿部采取“剿抚”两手策略，使陕西回族农民起义军遭受很大损失。一部分回族农民起义军转入甘肃东部继续斗争。
陕西回族农民起义军起事之初，甘肃回民即纷纷响应。1864年初，陕西回民陆续进入甘肃，回族农民起义军声势更加壮大。在和清军的反复斗争中，甘肃地区逐渐形成了四个反清斗争中心：马化龙领导的以金积堡为中心的军事地区；马占鳌领导的以河州为中心的军事地区；马文禄领导的以肃州（今酒泉）为中心的军事地区。在回族农民起义军的打击下，清王朝在甘肃的统治处在风雨飘摇之中。陕甘总督杨岳斌、刘松山部老湘军在回族农民起义军和进入陕西的西捻军联合打击下，一筹莫展，束手无策。
由于杨岳斌对镇压陕甘回族农民起义没有办法，清政府另派闽浙总督左宗棠任陕甘总督、钦差大臣，督办陕甘军务。左宗棠确定了“先秦后陇”的作战方针。
1867年7月，左宗棠率所部湘军近2万人到达陕西，对陕西回族农民起义军步步紧逼，各个击破，使陕西回民起义军损失惨重。
1868年11月，左宗棠以陕西大局已定，便加紧进行进军甘肃的各项准备，拟定“三路进兵之策”，分三路向甘肃进军：
刘松山率部由绥德西进，直指金积堡，是为北路；李耀南、吴士迈率部由陇州、宝鸡趋秦州，是为南路；左宗棠和刘典率军自乾州经邠州、长武赴泾州，是为中路。其中，北路是重点进攻方向。
金积堡位于灵州西南25余公里，东通花马池，南通固原，西靠黄河，是马化龙部回族农民起义军的军事核心。
左宗棠在作好一切准备之后，便大举向甘肃回族农民叛乱军进攻。
