一、从讨金川
伊尔根觉罗·桂林在乾隆三十六年（1771年）被任命为四川总督，并参与到对大小金川的征讨之中。这次军事行动源于大小金川土司的叛乱，其中大金川的土司索诺木与小金川的土司僧格桑再次发动叛乱，严重威胁了清朝在该地区的统治稳定。为了平息叛乱，乾隆帝下令桂林辅佐定边右副将军温福共同负责此次军事行动。
桂林与温福一同抵达成都后，迅速制定了从西、南两个方向同时进攻的战略部署。温福带领部队从汉川出发，沿西路进军；而桂林则从打箭炉出发，率军沿南路挺进。桂林坚定地拒绝了小金川头目试图通过送礼的方式寻求和解的尝试，坚持要追究其责任，并下达了追缴文书，表明了他对叛乱行为绝不妥协的态度。
在实际作战中，桂林表现出了卓越的指挥能力和果敢的行动力。他亲自率领军士于十月二十一日收复了约咱，并继续向前推进，成功攻克了小金川东山梁上的五座大小碉堡以及二十多座石卡。这些胜利不仅打击了叛军的士气，也为后续的军事行动奠定了基础。
为了进一步增强兵力，桂林上书请求清廷从贵州、陕西调派五千兵马入川支援。乾隆帝同意了这一请求，并准许从陕西、甘肃调遣三千兵马前来增援。这些增援力量的到来极大地增强了清军的实力，使得桂林能够更加灵活地调整战术布局。
在后续的战斗中，桂林派遣总兵宋元俊攻击卡丫，并占据了墨尔多山梁的重要位置。这一系列军事行动得到了乾隆帝的高度赞赏，并通过朱批谕旨对其给予了嘉奖。桂林还计划夺取位于险要地段的僧格宗，以进一步逼近叛军的核心区域，并打算焚烧喇嘛寺东面的墨尔多山，以清除前进道路上的障碍。
二、微有战绩
在乾隆三十七年（1772年），伊尔根觉罗·桂林领导的军队自正月至四月间，历经艰苦战斗，取得了一些战果，但也付出了巨大的人员伤亡代价。桂林首先攻克了卡了等处的碉卡，然后试图攻占达乌、噶尔金色山梁，但由于地形复杂，加之敌人的顽强抵抗，多次进攻都未能成功。随后，桂林转而进攻东山梁和墨垄沟，但同样未能取得突破性的进展。尽管面临重重困难，桂林还是在这一阶段取得了一些胜利，例如成功夺回了革布什咱等地，并逼近了小金川的核心区域——达乌和僧格宗。
到了乾隆三十七年三月，桂林继续扩大战果，成功攻下了木巴拉、博祖、萨玛、多觉等地。到了四月，桂林的军队终于突破了地势险要的墨垄沟和达乌一带，全面收复了革布什咱地区约三百余里的土地，并控制了三千余户番民。这一系列的军事胜利使得桂林的军队得以直接威胁到小金川的核心地带，僧格桑被迫将家人和财物转移至布朗郭宗底木达官寨避难。
与此同时，大金川的首领索诺木也对革布什咱发起了攻击，并在此地驻扎了军队。桂林意识到这是一个绝佳的机会，决定利用索诺木兵力尚未完全准备妥当，以及当地民心尚未稳固之际，采取分兵五路并进的策略，联合将军温福合力进攻。他秘密联络了已经投降的革布什咱酋长旺勒丹等人，安排他们作为内应，最终成功收复了七十里范围内的多个寨落。
为了巩固胜利成果，桂林派遣宋元俊及守备陈定国率领绰斯甲布土兵驻扎在甲尔垄坝，并进攻默资沟、吉地，切断了敌人的水源供应，进一步向丹东推进。乾隆帝对此表示高度肯定，认为桂林的战术运用得当，并敦促宋元俊乘胜追击，尽快擒获索诺木。
乾隆皇帝在得知桂林与温福的作战情况后，特别指示他们应当集中力量彻底消灭小金川的叛军，迅速擒拿叛首僧格桑，并利用这一胜利作为跳板，进一步攻打金川，以便出其不意。乾隆认为，只有彻底解决金川的问题，才能确保周边其他土司遵纪守法，实现长久的和平。他强调，必须加快速度，防止小金川与大金川之间形成新的联盟，对抗清军。
三、失利遭谪
在经历了早期的一些小胜之后，桂林在乾隆三十七年（1772年）五月再次指挥军队进攻达乌东岸山梁。然而，这次行动却遭遇了严重的挫折。南路桂林部将薛琼率领的三千士兵在墨垄沟被小金川的叛军切断了退路，陷入包围长达七天之久。在这段时间里，薛琼多次请求桂林派出援军，但桂林并未及时给予支援，导致薛琼所部几乎全军覆没，仅有少数官兵通过泅渡河水逃出生天。
这一事件的发生引起了极大的震动，桂林也因此陷入了困境。他向朝廷上书请求治罪，但并未详细陈述自己的过错。与此同时，宋元俊与散秩大臣阿尔泰联名弹劾桂林，指出他在战役中的失误，并揭露了他在军中的不当行为。桂林被指控在卡丫修建私人住所，并迫使下属为其提供各种物资和服务。此外，他还被控与副都统铁保、提督汪腾龙等人整日饮酒作乐，疏于职守，很少召见将领商讨军情。更有甚者，桂林还被指秘密命令汪腾龙使用黄金五百两赎回被俘虏的官兵，企图掩盖自己的过失。
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