尔撒纳叛后，配合北路军肃清准部叛乱势力。十二月，授定边将军。干隆二十三年（1758年），由伊犁率师往天山南路平定大小和卓之乱，连克南疆诸城，叛乱乃告平定。兆惠以功晋封一等武毅谋勇公。后授御前大臣。干隆二十五年正月（1760年），兆惠率西征军凯旋至京城。干隆帝亲自到良乡，“于城南行郊劳礼”，大加抚慰。同年二月，兆惠以一等武毅谋勇公、户部尚书入值军机处。干隆二十六年（1761年），授协办大学士兼署刑部尚书。该年殿试，特命为读卷大臣，以“隆其遇”。干隆二十九年（1764年）卒，谥文襄。兆惠在北京的府第为兆惠府