五年（1750年），入值军机处。干隆十八年（1753年），赴西藏办理筹防准噶尔事宜。干隆十九年（1754年），清廷出兵准噶尔时，受命协理北路军务并总理粮饷。干隆二十一年（1756年），授定边右副将军，筹办伊犁善后事宜。干隆二十二年（1757年），率师至乌鲁木齐，以功封一等武毅伯。阿睦尔撒纳叛后，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），