随着战斗的进行，太平军试图通过挖掘地道来攻破城墙。有一次，地道成功导致了城墙坍塌数十丈。面对这一危机，江忠源立即组织兵力反击，斩杀了试图登城的叛军，并命令士兵用土囊将缺口堵住。随后，他还多次派出敢死队潜入敌营，焚毁太平军的营地和物资，有效地削弱了对方的战斗力。

与此同时，湖南方面的援军也陆续赶到南昌。江忠源趁机分兵扼守樟树镇，防止太平军从侧翼进攻，并派遣罗泽南带领部队剿平了泰和、万安、安福等县的地方匪患，进一步巩固了南昌周边的安全环境。

在整个南昌保卫战期间，江忠源坚守城池长达九十余日。在这段时间里，他多次击破太平军的营垒，击沉多艘敌船，成功抵挡住了太平军的猛烈攻势。最终，在八月，由于长时间无法攻克南昌，加之其他战场的压力，太平军被迫撤退。江忠源在南昌保卫战中的表现得到了清廷的高度认可。咸丰帝为表彰他的卓越贡献，特赐予二品顶戴。

七、擢任巡抚

太平军在江西的攻势受阻后，转而退守九江，并分兵扰乱湖北兴国，进而进犯田家镇（今属湖北武穴）。江忠源闻讯后，率领两千兵马前往支援，并亲自带领数十名亲兵先行赶到田家镇。然而，次日太平军发动猛烈攻击，道员徐丰玉等人在战斗中阵亡。面对这一失利，江忠源上表自劾，请求朝廷处分。尽管如此，朝廷考虑到他的忠诚和能力，决定将他降四级留任，并随后升任为安徽巡抚。

不久之后，太平军攻陷了黄州、汉阳，并围困了武昌。江忠源迅速沿长江进击，成功大败太平军，解除了武昌之围。但在这场胜利之后，江忠源的部队被留在湖北继续防守，他自己则只带着两千兵马赶赴庐州（今安徽合肥）。

在前往庐州的过程中，江忠源和他的部队经历了艰难的行军。他们冒雨前行，将士们疲惫不堪，江忠源本人也因病倒下。当他们到达六安时，得知太平军已经攻陷了桐城和舒城。庐州知府胡元炜派人紧急求援，并谎称庐州城内兵力充足、军饷充裕。基于这些信息，江忠源不顾六安军民的挽留，留下一千兵马守卫六安，自己则带病继续前往庐州。

1853年十一月，江忠源终于抵达庐州，却发现实际情况与胡元炜所言大相径庭。城内总共只有三千人马，而且粮草和军火都严重短缺，已经被太平军重重包围。尽管意识到自己被胡元炜欺骗，且庐州难以保全，江忠源仍坚决不肯弃城退守。他认为胡元炜不仅未能有效布置防务，还通过谎言贻误了战机，多次对其进行了严厉斥责。为了稳定局势，江忠源亲自驻守水西门，多次击退了太平军的进攻。

江忠源的坚守和英勇表现得到了朝廷的高度赞扬，赐予他“霍隆武巴图鲁”的勇号，以表彰其卓越的军事才能和坚定的决心。然而，此时的形势对江忠源来说依然极为不利。陕甘总督舒兴阿因畏惧太平军的强大攻势，不敢前进；江忠源的弟弟江忠濬和好友刘长佑也被阻挡在庐州城外五里处，无法提供有效的援助。

八、殉死及身后

咸丰三年（1853年）十二月，庐州城内的局势已经到了极其危急的地步。此时，庐州知府胡元炜竟然私通太平军，向他们泄露了城中的虚实。这一背叛行为使得太平军更加猛烈地攻城，并最终成功炸毁了水西门，攻入庐州城内。

面对城破的绝境，江忠源深知大势已去，他拔刀欲自刎以身殉国，但被身边的亲兵阻止。都司马良勋试图背着他逃出战场，然而江忠源不愿苟且偷生，猛咬马良勋的耳朵，奋力挣脱，继续与太平军殊死搏斗。在战斗中，江忠源身中七处创伤，伤势严重，但仍坚持抵抗。当他到达水闸桥时，由于伤重无法再战，毅然跳入古塘中自杀，时年四十二岁。

在这场惨烈的战斗中，布政使刘裕珍、池州知府陈源兖、同知邹汉勋、胡子雝等人也一同英勇战死，而叛徒胡元炜则投降了太平军。八天后，江忠源的尸体被部卒周昌迹找到并背出，令人惊讶的是，尽管经历了多日的浸泡，他的面容依然如生前一般。

江忠源的壮烈牺牲震惊了朝廷，清廷为了表彰他的忠诚和英勇，追赠他为总督，并赐予骑都尉兼云骑尉世职，同时赐谥“忠烈”。此外，江忠源的灵位被安放在昭忠祠中，供后人缅怀。

随着时间的推移，太平天国运动在同治三年（1864年）终于被彻底平定。清廷为了纪念江忠源在平定太平天国过程中的卓越贡献，再次追赠他为三等轻车都尉世职，并下令在湖南和江西为他建造专祠，以示永远的纪念。