事件過程
彰化縣城失守後，臺灣南部各勢力紛紛起事，而中部大小土豪，如小埔心(今彰化縣埤頭鄉)陳弄、北勢楠(今南投縣草屯鎮)洪叢、嘉義嚴辦、以及鳳山縣徐夏老、淡水廳王九螺等紛紛加入戴潮春陣營，各地支持股首更是達上千，而他也論功行賞，除自封爲東王外，封林日成、陳弄與洪叢爲南王、西王與北王，設置大將軍等官位，安撫百姓，儼然自成一國，且控有幾乎全部的臺灣中部與部分北部地區。
由於福建向來靠臺灣接濟米糧，事件爆發後臺米上漲，福建頓時陷入斷糧危機。於是，閩浙總督慶瑞緊急派遣福寧鎮總兵曾玉明渡海來臺，召集臺勇平定戰事，另外命臺灣鎮總兵林向榮自西螺出兵作戰。另一方面，臺灣府知府洪敏琛緊急成立籌防局應對事變，並向外國商行籌借十五萬兩銀作爲軍費，並以關稅抵還。
阿罩霧莊攻防戰
4月28日，戴軍西王林日成爲了替族人林媽盛報仇，率領三萬多人截斷阿罩霧莊的水源，打算一舉消滅前厝林家(即霧峯林家)。這時，林家因多數家勇跟隨林文察與林文明赴浙江作戰，莊中只有72名壯丁。但在林文鳳指揮下，林家人靠着大炮等火力予以還擊，隨即展開三天的激烈攻防戰。期間，林家莊宅幾乎失守，但林家家人日夜死守，加上翁仔社〔今臺中縣豐原市翁子〕羅冠英與東勢角客家人分別派出援人支援，林家與五百多名援軍突襲林日成陣中，擊殺敵軍數百人，一舉擊退林日成軍。
同時，林向榮率領2200名(一說爲3000名)士兵駐紮嘉義，並於4月28日擊退戴軍。之後清軍出城，在坊牌與戴彩龍率領的戴軍一萬多人於八掌溪兩畔對峙。由於戴軍由白沙墩包抄，一舉截斷清軍後路，導致清軍前後受敵，部分將士溺死河中，直到後來穩住陣腳勇斗方才反敗爲勝。另一方面，戴軍西王陳弄率軍攻打鹿港沒有攻下，其後掌管臺灣北部軍務的鹽運使林占梅派蔡宇等人突襲大甲城東門，一舉收復該城。而戴軍的王和尚則於6月2日率軍圍攻大甲城，6月9日，代理淡水廳的張世英與千總曾捷步、把總周長桂以及翁仔社勇首羅冠英率軍支援，加上大安港黃氏的協助，一舉擊退戴軍。但6月17日，王和尚再度領軍圍城，在張世英指揮下，城中清軍出城迎擊，再度擊退戴軍。
清軍反攻
1864年3月19日，吳鴻源發動猛攻，直攻到嘉義城外，城內守軍見援軍到來士氣大振，擊退了圍城多日的陳弄軍。6月，吳鴻源因不肯遵守指令發動攻擊，被洪敏琛免職，由曾元福接替，但六月洪敏琛亦死於任內，清軍與戴軍又陷入膠着之中，8月丁曰健接任臺灣兵備道，並由滬尾(今臺北縣淡水鎮)登陸，重新佈置新的作戰方針，他命臺灣鎮守參將關鎮國由五汊港(今臺中港前身)進攻，自己則於10月22日進駐竹塹城(今新竹市)，並命張世英、羅冠英等人精選1000鄉勇駐守岸里社，打算直接攻打四塊厝莊等戴軍活動核心地區。兩軍合力之下，清軍迅速掃大肚溪以北(今臺中縣一帶)的戴軍村莊，並控制住大肚溪航運，11月28日圍攻彰化城。
另一方面，11月12日福寧鎮總兵林文察自安平登陸，11月20日抵達嘉義，懲勸當地兩百數十莊向清軍投降，並與護理水師提督曾元福會師商議戰略。商討結果，他決定先疏通嘉義與彰化交界處的道路，然後再收復彰化，於是命白鍈、關鎮國合攻斗六，請彰化知縣凌定國由寶鬥(今彰化北斗鎮)向南攻，而他本人與許忠標等部隊沿海向北作戰，直到麥寮與南下的林文明會師後再攻打彰化。
援軍抵臺
6月7日，洪敏琛升爲臺灣兵備道，統籌全部戰事。6月9日，提督曾玉明率領600名兵力抵達鹿港。然而，清軍軍費卻在押解途中於安溪寮遭遇戴軍，清軍大敗潰散，千總龔朝俊與澎湖副將陳國詮等人戰死，軍營器械經費全被奪走。
而同時，林日成進駐彰化城，戴潮春退回四張犁，之後戴軍陸續攻打嘉義、白沙坑等地，但皆被清軍擊退，而清軍雖陸續有曾玉明擴兵400人、臺勇1000人助戰，但也難有斬獲，雙方於是陷入對峙之中。
八月與九月間，林文明率領1000名臺勇請假回臺灣助戰，戰事產生變化。他於外新莊、阿罩霧莊(今臺中市、霧峯鄉一帶)、大里杙等地與戴軍展開激戰，擊退戴潮春軍，然後轉自翁仔社(今臺中豐原市)，與當地勇首羅冠英合作，合力掃蕩石岡仔、葫蘆墩等地的戴軍，然而此戰後，林文明以彈藥不足爲由，返回阿罩霧。經多次催促後，善後總局補發火藥4000斤、子彈2000斤，而林文明於1863年1月29日再度呈請福建巡撫徐宗幹補發積欠的安家銀19000兩與口糧費10000兩，但這些錢始終未撥款下來。
1862年11月23日，林文明率300兵勇攻打樹湳，最後於1863年4月11日派叔叔林奠國率領600名臺勇，與羅桂英等人攻入戴潮春老家四張犁，經過七天激戰攻克該地。但由於軍費仍未解決，林文明再度停止進攻。至此戰事再度陷入膠着。
就在林文明於北路有所斬獲時，清軍卻於南路遭到挫敗：臺灣鎮總兵林向榮與臺灣水師副將林國忠於七月前去救援斗六城，但反遭陳弄等人率數萬戴軍圍困;10月29日戴軍攻破圍困許久的斗六城，林向榮自殺，林國忠等大小將領紛紛戰死。戴軍佔領斗六後，駐紮彰化城內的林日成於12月20日發軍圍攻大甲，與清軍展開激戰，由於清軍人數有限，雖有羅冠英率義勇救援，仍敗退回城，不久戴軍久困不克撤退，林日成亦退回四塊厝莊。隔年1月，臺灣水師提督吳鴻源率領3000名清軍增援，並進駐鹽水。
事件平定
11月26日，林文察進駐麥寮。這時丁林兩軍已包圍彰化縣城，12月1日由曾玉明破城。之後，林文察進駐塗庫，與曾元福相約攻打鬥六，同時殲滅支持戴潮春的村莊三十多座，逐漸逼近斗六城，但斗六防禦堅固，難在短其內拿下。於是12月12日，林文察假意以援助彰化戰事爲由密令各軍撤離，至1865年1月15日，僅留關鎮國數營於城下示以兵少，誘使城內敵軍以爲其已撤退而開門襲擊，這時附近甘蔗田伏兵衝出，關鎮國等軍備後夾擊，成功大敗敵軍，收復斗六城。1月18日，戴潮春在張三顯勸說下出面投降丁曰健，但因出言不遜，隨即被斬殺。
收復斗六後，清軍開始掃蕩林日成、洪叢、陳弄等戴氏諸王。1864年12月，曾玉明迅速圍攻北勢楠莊，雙方展開激烈的攻防戰，其中清軍曾挖地道攻入但不成功，只好以大炮猛烈炮轟後步兵奮戰才攻陷該莊，洪叢則於期間戰死，其弟洪番被俘，當場被殺。1月19日，林文察率軍攻打四塊厝莊，於1865年2月6日斬殺林日成，收復該地。5月，林文察與羅冠英圍攻小埔心，與陳弄展開戰鬥，期間清軍死傷慘重，羅冠英也死於其中，但在羅冠英弟弟羅坑領導下，清軍持續猛攻，終使陳弄開莊投降，並被當場斬殺。同月，丁曰健派遣知縣白鸞卿、參將徐榮生等人率軍攻打於二重溝重新起事的嚴辦，嚴辦以伏兵擊退清軍，但清軍以優勢兵力圍攻，並以大炮轟擊指揮台，擊殺嚴辦，並押其妻侯氏回嘉義，凌遲處死。
至此，戴潮春事件宣告結束，清軍終於收復臺灣中部，而曾雄據一方的戴氏政權則結束其四年多的統治。
戰爭影響
此戰之後，臺灣中部大土豪死傷殆盡，其留下的產業也被清廷充公，部分則以補償林文明墊付軍費爲由交給霧峯林家。另一方面，霧峯林家因平定事件有功，得到全福建省(當時包含臺灣)的樟腦收購權，加上林文明攻略各莊與事後清點“叛產”和收“罰捐”(即與事者家人抵罪錢)時侵佔部分錢財土地，使林家頓時由地方土豪崛起爲全臺大家族之一。然而，此事件也種下林家與官府之間對立的種子，並激化與鄰近大族之間的仇恨關係，因而導致後來林文明被殺，林家一度失勢的局面。
但由另一角度而言，戴潮春建立之政權也爲臺灣清治時期中，最具政權性質的民變勢力。事件期間，戴潮春創作童謠，僞造符應，親自開耕，種種之舉皆模仿中國天子行爲與天人感應說。因此有部分史家認爲戴潮春是歷次民變中，最有政權意識的民變領袖。
