防止太平軍從側翼進攻，並派遣羅澤南帶領部隊剿平了泰和、萬安、安福等縣的地方匪患，進一步鞏固了南昌周邊的安全環境。

在整個南昌保衛戰期間，江忠源堅守城池長達九十餘日。在這段時間裡，他多次擊破太平軍的營壘，擊沉多艘敵船，成功抵擋住了太平軍的猛烈攻勢。最終，在八月，由於長時間無法攻克南昌，加之其他戰場的壓力，太平軍被迫撤退。江忠源在南昌保衛戰中的表現得到了清廷的高度認可。咸豐帝為表彰他的卓越貢獻，特賜予二品頂戴。

七、擢任巡撫

太平軍在江西的攻勢受阻後，轉而退守九江，並分兵擾亂湖北興國，進而進犯田家鎮（今屬湖北武穴）。江忠源聞訊後，率領兩千兵馬前往支援，並親自帶領數十名親兵先行趕到田家鎮。然而，次日太平軍發動猛烈攻擊，道員徐豐玉等人在戰鬥中陣亡。面對這一失利，江忠源上表自劾，請求朝廷處分。儘管如此，朝廷考慮到他的忠誠和能力，決定將他降四級留任，並隨後升任為安徽巡撫。

不久之後，太平軍攻陷了黃州、漢陽，並圍困了武昌。江忠源迅速沿長江進擊，成功大敗太平軍，解除了武昌之圍。但在這場勝利之後，江忠源的部隊被留在湖北繼續防守，他自己則只帶著兩千兵馬趕赴廬州（今安徽合肥）。

在前往廬州的過程中，江忠源和他的部隊經歷了艱難的行軍。他們冒雨前行，將士們疲憊不堪，江忠源本人也因病倒下。當他們到達六安時，得知太平軍已經攻陷了桐城和舒城。廬州知府胡元煒派人緊急求援，並謊稱廬州城內兵力充足、軍餉充裕。基於這些資訊，江忠源不顧六安軍民的挽留，留下一千兵馬守衛六安，自己則帶病繼續前往廬州。

1853年十一月，江忠源終於抵達廬州，卻發現實際情況與胡元煒所言大相徑庭。城內總共只有三千人馬，而且糧草和軍火都嚴重短缺，已經被太平軍重重包圍。儘管意識到自己被胡元煒欺騙，且廬州難以保全，江忠源仍堅決不肯棄城退守。他認為胡元煒不僅未能有效佈置防務，還透過謊言貽誤了戰機，多次對其進行了嚴厲斥責。為了穩定局勢，江忠源親自駐守水西門，多次擊退了太平軍的進攻。

江忠源的堅守和英勇表現得到了朝廷的高度讚揚，賜予他“霍隆武巴圖魯”的勇號，以表彰其卓越的軍事才能和堅定的決心。然而，此時的形勢對江忠源來說依然極為不利。陝甘總督舒興阿因畏懼太平軍的強大攻勢，不敢前進；江忠源的弟弟江忠濬和好友劉長佑也被阻擋在廬州城外五里處，無法提供有效的援助。

八、殉死及身後

咸豐三年（1853年）十二月，廬州城內的局勢已經到了極其危急的地步。此時，廬州知府胡元煒竟然私通太平軍，向他們洩露了城中的虛實。這一背叛行為使得太平軍更加猛烈地攻城，並最終成功炸燬了水西門，攻入廬州城內。

面對城破的絕境，江忠源深知大勢已去，他拔刀欲自刎以身殉國，但被身邊的親兵阻止。都司馬良勳試圖揹著他逃出戰場，然而江忠源不願苟且偷生，猛咬馬良勳的耳朵，奮力掙脫，繼續與太平軍殊死搏鬥。在戰鬥中，江忠源身中七處創傷，傷勢嚴重，但仍堅持抵抗。當他到達水閘橋時，由於傷重無法再戰，毅然跳入古塘中自殺，時年四十二歲。

在這場慘烈的戰鬥中，布政使劉裕珍、池州知府陳源兗、同知鄒漢勳、鬍子雝等人也一同英勇戰死，而叛徒胡元煒則投降了太平軍。八天後，江忠源的屍體被部卒周昌跡找到並背出，令人驚訝的是，儘管經歷了多日的浸泡，他的面容依然如生前一般。

江忠源的壯烈犧牲震驚了朝廷，清廷為了表彰他的忠誠和英勇，追贈他為總督，並賜予騎都尉兼雲騎尉世職，同時賜諡“忠烈”。此外，江忠源的靈位被安放在昭忠祠中，供後人緬懷。