正当康熙用兵平定三藩、统一台湾的时候，野心勃勃的沙俄侵略者接二连三地侵扰我国黑龙江流域一带。他们在雅克萨一带建立侵略的桥头堡，试图想把中国领土并入沙俄版图。
沙俄的侵略，是康熙的心腹大患，在平定三藩后，康熙决心着手解决东北问题，他在养心殿里开始研究俄国的地理和语言，并于公元1682年春前往盛京祭祀祖陵，亲自巡视了东北地区，视察边防情况。开始了武装抗俄的准备。公元1683年，康熙任命萨布素为黑龙江将军，到瑷珲等地进行军事防御。公元1685年，在多次照会沙俄，一再表示和平解决边界问题未果的情况下，康熙命都统彭春、副都统郎坦、班达尔沙、黑龙江将军萨布素等率兵分水陆两路进攻雅克萨。沙俄侵略者在走投无路的情况下被迫投降。降敌离去后，清军彻底摧毁了雅克萨城堡，然后撤回瑷珲。
不久，沙俄托尔津等残匪趁清军主动撤回之际，从莫斯科调来大炮，纠合了尼布楚方面的援军卷土重来，又窜回雅克萨。面对侵略者的这种行为，康熙再次派萨布素等人统率清军，于公元1686年春向雅克萨进发，经过三个月激战，清军打死了包括沙俄侵略头目托尔布津在内的大部分侵略军，迫使剩下的一百多个残兵败将不得不放下武器，同清政府谈判。
公元1689年夏，在清政府做了让步的情况下，双方签订了《中俄尼布楚条约》。这个条约在法律上确定了中俄东段的边界，明确了黑龙江和乌苏里江流域包括库页岛在内的广大地区都是中国的领土。中国收回了被沙俄侵占的一部分领土，制止了沙俄对黑龙江流域的进一步侵略，使东北边疆获得了相对比较安全的边境。
康熙在收复雅克萨之后，立即着手平定噶尔丹。噶尔丹在沙俄侵略者的支持下，四处吞并其他蒙古各部，于公元1688年向喀尔喀蒙古发动突然袭击，喀尔喀蒙古的宗教首领哲布尊丹巴毅然拒绝了沙俄的威逼利诱，率喀尔喀蒙古回归了祖国。噶尔丹便以追击喀尔喀为名，于公元1690年南攻到内蒙古地区，其前锋还曾打到离北京仅有900里的地方。
面对要不要平叛的问题，朝廷内部又发生了激烈的争论。反对康熙出征的人在朝廷内占大多数。康熙则认为噶尔丹一日不除，边陲便一日不宁，只有平定叛乱，才能巩固国家的统一。公元1690年，康熙亲自率军亲征，在离古北口400余里的乌兰布通与噶尔丹相遇。噶尔丹用万头骆驼俯伏于地，在驼背上搭上箱垛，盖上湿毡，布下“驼城”防线，进行顽抗。清军用火炮击破驼城，噶尔丹一败涂地，好不容易才突出重围。噶尔丹败逃后仍贼心不死，又与沙俄勾结再度叛乱。公元1696年，康熙决定再次亲征噶尔丹，在茫茫沙漠中，康熙写下了《瀚海》一诗，记述其行军过程：
四月天山路，今朝瀚海行。
积沙流绝塞，落日度连营。
战伐因声罪，驰驱为息兵。
敢云黄屋重，辛苦事亲征。
此次亲征，又在昭莫多取得了决定性的胜利，噶尔丹率几十名亲兵狼狈逃走。公元1697年，康熙第三次亲征，终于平定了为时10年的噶尔丹叛乱。粉碎了沙俄分裂中国的阴谋，巩固了西北边疆。
