1846年10月，大小猛統地方的游匪一千余人，借口道光十九年緬寧地區發生的漢回械斗事件，闖入緬寧新寨，燒殺搶掠，先后攻占了緬寧、云州的多個村寨，時任云貴總督賀長齡先后多次派人前往叛軍營地招撫。

叛軍表面上接受招撫，暗地里卻繼續積蓄力量，擴大地盤。1846年下半年，馬國海被清軍擊敗后，逃到云州，與當地回民首領馬登霄、海連升等人匯合，再次發動叛亂。

道光帝大為震怒，他認為賀長齡“庸懦無能”，不足以擔當平定西南之亂的重任。1846年8月，道光帝下旨，將賀長齡革職留任，同時急調時任江蘇巡撫的李星沅為云貴總督，兼署云南巡撫，前往云南主持平亂事宜。

1846年10月，李星沅抵達昆明。他沒有像賀長齡那樣急于出兵，而是先沉下心來，對云南的局勢進行了全面的調查和分析。他深知，云南山高路險，地形復雜，叛軍熟悉當地環境，擅長游擊戰，如果貿然出兵，必然會重蹈賀長齡的覆轍。因此，他決定先做好充分的戰前準備，再伺機發動進攻。

經過兩個多月的精心準備，李星沅認為平亂的時機已經成熟。1846年12月，他下令清軍兵分多路，向緬寧、云州的叛軍發動了全面進攻。在作戰過程中，李星沅采取了“剿撫并用，攻心為上”的策略，將軍事打擊和政治瓦解結合起來，取得了事半功倍的效果。

李星沅首先采取了分途堵剿的戰術，將叛軍分割包圍，各個擊破。他針對叛軍“出沒無常，乘間劫掠”的特點，下令清軍在叛軍可能逃竄的各個隘口都派兵把守，層層設防，切斷叛軍的退路。同時，他將清軍主力分成多路，從不同方向向叛軍的據點發起進攻。

1846年12月11日，總兵李能臣率領清軍主力，進駐云州蠻朵山，拉開了平亂之戰的序幕。李能臣到達前線后，首先用劈山炮轟擊叛軍的陣地，擊斃了數十名叛軍士兵。

12月14日，李能臣分兵三路，向叛軍占據的觀音閣發起進攻。清軍先用大炮轟倒了觀音閣的圍墻，然后士兵們奮勇沖鋒，與叛軍展開了激烈的肉搏戰。經過一天的激戰，清軍攻克了觀音閣，殲滅叛軍一百余人。

12月21日，李能臣再次分兵三路，進攻叛軍的另一個重要據點。他采取了“佯敗誘敵，設伏圍殲”的戰術，先派一支小部隊佯裝敗退，引誘叛軍追擊。當叛軍進入清軍的伏擊圈后，埋伏在四周的清軍突然殺出，將叛軍團團包圍。

叛軍猝不及防，死傷慘重，被擊斃五六十人。當地的團練也配合清軍作戰，練總許登成率領團練在回寨南柵外截殺前來增援的叛軍，擊斃二十余人；練頭祁泰率領團練在丙隴小寨截殺燒殺搶掠的叛軍，擊斃十八人。在清軍和團練的聯合打擊下，叛軍節節敗退，損失慘重。

在進行軍事打擊的同時，李星沅還大力推行攻心戰術，瓦解叛軍的內部。他深知，叛軍大多是被官府壓迫的底層民眾，很多人都是被迫參加起義的。因此，他發布告示，宣布“只懲首惡，脅從不問”，凡是主動投降的叛軍士兵，一律既往不咎，還可以得到官府的獎勵。

他還利用回民內部的矛盾，采取“以回擒回”的策略，爭取回民上層人士的支持。李星沅下令，要求各個回寨的掌教和衿耆，負責清查本寨的叛軍人員，將首惡分子扭送官府。對于主動交出匪首的回寨，官府給予獎勵，并保證不再追究其他人員的責任。這一策略收到了顯著的效果，很多叛軍士兵紛紛放下武器，向清軍投降。一些回寨還主動將藏匿在寨中的叛軍首領扭送官府，大大加快了平亂的進程。

1847年1月，清軍乘勝追擊，向叛軍的殘余勢力發起了最后的進攻。1月10日，李能臣率領清軍兵分五路，圍攻叛軍的最后一個據點。叛軍雖然拼死抵抗，但終究寡不敵眾，被擊斃四五十人。

1月26日，東川營參將愛興阿率領清軍進攻猛浪地區，攻破了叛軍的營寨，殲滅叛軍七八十人，生擒了叛軍重要首領馬效青。1月28日，李能臣和順寧府知府黃德濂，在猛浪地區抓獲了叛軍逸犯黃小喜，并將其依法處決。至此，緬寧、云州地區的回民叛亂基本被平定。

1847年2月，李星沅向道光帝上奏，匯報了平定云南回民叛亂的經過。道光帝看了奏報后，龍顏大悅，下旨嘉獎李星沅，賞加太子太保銜，并賞戴花翎。李星沅也因此成為道光朝顯赫一時的封疆大吏。