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太平军在金田起义之初，都是在山乡作战，无须水营，后来经过湖南益阳，征得民船数千只，始立水营。水营附属于陆营，也就是说湘潭水营的统帅也是林绍璋。林绍璋虽是陆师将领出身，但既掌水营，当然也掌握水营的基本战术套路，比如在靖港大显神威的劫营战术。劫营其实最好是在晚上实施，陆战水战皆如此。这是因为黑夜里敌军不知前来劫营的人数或船只，也不知对方会采取什么袭击手段，更容易造成全军惊溃。天王洪秀全有一道诏旨说得好，“日夜巡逻严预备，运筹设策夜衔枚，岳飞五百破十万，何况妖魔灭绝该。”
晚上四更天，林绍璋从水上实施了劫营，太平军以载着柴草的纵火船在前，以载着无数油灯的小划于后，悄悄向太平军水师逼近，冀望一靠近后，即实施火攻。不料湘军水师即便在深夜里，也戒备严密，而且采取措施得当：发现敌船试图靠近，立刻出动轻便灵活、运转自如的舢板，将敌船全部驱离其船队的安全范围，劫营战术宣告失败。
1854年4月28日，中午时分，双方在水上展开新一轮大战。褚汝航督战，他在船头敲击大鼓，用以振奋士气；彭玉麟、杨载福则堪称是水师中的塔齐布，二人乘着舢板，往来冲杀，猛不可当。
太平军水营的特点之一是船只数量庞大，在定都天京之后，已拥有一万多艘，但所有船只无一例外都是由民船、商船改造而成，各船大小不一，且未经训练。战船所用炮也皆为土炮，火药质量亦极为低劣，往往就算击中敌船，敌船仍能行驶如故。相比之下，湘军凭借着船坚炮利的优势，一上来就压着对方在打。当天，湘江上炮声雷鸣，江水为之沸腾，太平军大败，湘军缴获船只达三百余。
这些船对湘军而言并没什么大用，有很多还是征用来的商船，船上载有各种杂物，彭玉麟担心以后弁勇会贪图缴获，以致作战松懈不肯死战，便下令连船带货一同焚烧。焚烧太平军战船的时候，火光冲天，火焰甚至延伸到了岸上，连百里之外都能看见。
湘军水师的气势就像他们烧的这把火一样，已呈一发不可收之势。取胜之后，彭玉麟、杨载福继续追击，此时北风劲吹，又到了借助风势的好时机，二人下令兵勇发射火炮、火箭，太平军在逃入湘潭城中之前，又被焚毁了数百船只。当时太平军将士皆头包红巾、黄巾，江面之上，红巾、黄巾随波漂荡，到处都是。
这一天，曾国藩亲自领兵进攻靖港，却输得灰头土脸。因为当时的通信手段落后，直到曾国藩出兵前，他和长沙城里的人们，都尚不知道湘军已经在湘潭大获全胜。
4月29日，塔齐布通知水师紧紧盯住太平军水营，自己与周凤山分四路围攻湘潭城。太平军在频频失利的情况下，新兵与老兵开始出现不和，其间因自相残杀而丧生者即达数百人。林绍璋难以调和，指挥失灵，处境更加狼狈。当晚，太平军试图从水路突围，但遭到湘军水师堵截，只得弃船登岸，重又折回湘潭。
太平军为了能够突围，在湘潭城频繁地出入，无形中给湘军制造了见缝插针的空隙和机会。前来增援塔齐布的江忠淑，带领楚勇潜伏于城下，待太平军利用云梯上下时，突然冲上前去，夺梯而上，在入城后打开了城门。塔齐布兵团冲进城中，城内进入巷战阶段。5月1日，湘军完全占领湘潭，林绍璋仅带四名骑兵，乘夜逃往靖港。
在湘潭战役中，太平军遭受了前所未有的惨败：总计被歼不下万人，附从解散者亦以万计，船只被毁一千余只。如此大的损失，即便靖港之捷亦无法予以弥补。
本来在湘军兵败靖港后，湘南及两粤潜伏的天地会力量，风闻太平军即将进攻长沙，都已四起响应。那时人人都以为太平军取长沙如探囊取物，湘、粤、桂三省传檄可定。至此，这一期待完全落空，太平军对长沙的威胁彻底解除。不仅如此，西征、北伐亦受到制约，甚至天京都已处于湘军的威胁之下。日后，李秀成在总结太平天国失败教训时，提出了著名的“十误”，即导致太平天国败亡的十大错误，其中第四误便是湘潭战败。李秀成认为，“不该发林绍璋去湘潭，此时林绍璋在湘潭全军败尽”。