咸丰九年（1859），转战至
徽州，屯
祁门。贼自
卢村来犯，突击败之。会诸军克
景德镇，追至
浮梁，争渡桥，贼返斗，城贼出助。松山据桥血战，军赖以全，遂克浮梁，擢
副将。
咸丰十一年（1861），
李世贤进犯皖南，刘松山克
建德、
黟县，进攻徽州，贼夜劫营，诸营皆溃，liu1松山列队月下不少动，贼不敢逼。遮诸将曰：“我第四旗刘松山也！”戒勿奔，众始定。
曾国藩自是待之以国士。贼再入黟县，再克之。毁樟岭、卢村贼垒，贼弃徽州遁，进克
休宁，以
总兵记名。
杨辅清复纠党围徽州，松山四战皆捷。援军至，会击於岩市，贼引去。
同治元年（1862），克
旌德。
张运兰以病归，刘松山与总兵
易开俊分领其众。守宁国府，大疫，士卒多病，刘松山加意抚循，力疾战守。
同治二年（1863），援
泾县，破贼于金村、李村，而贼乘虚袭宁国，刘松山驰还，设伏敬亭山，伺贼至，分三路
鼓噪而进，伏起夹击，伏尸
塞途，蹙馀贼水滨多死。
同治三年（1864），大军克
江宁（今江苏南京），刘松山收降溃贼四千人。皖境肃清，署皖南镇
总兵。
同治四年（1865），授甘肃
肃州镇总兵，仍调皖南镇。
曾国藩督师剿
捻军，奏以刘松山独统湘军从征，屯临淮。时湘将久役思归，又不习北方水土，皆不原从。惟刘松山投袂而起，立率所部渡江。有哗饷者，诛数人而定。
同治五年（1866），败捻首
张宗禹、
牛洛红於湖团，又败之于
徐州西，追剿入河南。张宗禹踞西华，牛洛红踞上蔡，设伏万金寨，图钞袭官军。刘松山与总兵
李祥和击破之，进攻双庙，大破之，又败之
郾城、
南阳、
新野。张宗禹挟众窜陕西，自此与
任柱等分，不复合，号为西捻。时议遣援剿之师，因陕境残破，诸将皆观望。惟刘松山毅然自任，率师西行，
曾国藩尤重之。
同治六年（1867），擢广东
陆路提督。张宗禹与回匪合，踞
郿县，进击走之。转战
扶风、
岐山间，于
泾阳要击窜贼，歼毙数千。追至
富平，破其垒，而陕军战
灞桥失利，贼犯
同州、
朝邑。刘松山疾趋，及贼於晋成堡、姜彦村，张两翼击之，贼败走。追至许家庄，复返斗，血战四时，大破之，同、朝围解，被珍赉。贼势犹张，渡渭犯
西安，刘松山会战于城南，斩馘数千，解散万人。六月，
左宗棠莅陕督师，张宗禹复结回匪窥同州、朝邑，分党踞
流曲镇、
王寮镇以阻师。刘松山连拔二镇，绕北山趋朝邑，截贼前。贼走高陵，复渡泾而东，松山据泾，濬壕筑墙而守。贼铤走入北山，陷
绥德州。十一月，刘松山偕
郭宝昌击败之。贼弃
绥德城，践冰渡河，入山西，陷吉州、乡宁。刘松山偕郭宝昌追剿，克二城，解河津、稷山之围，又追败之洪洞。贼由
垣曲入河南境。
同治七年（1868）正月，迳犯畿辅。刘松山间道逾太行，冒雪日行百数十里，先诸军抵
保定，特诏嘉奖，优叙。败贼於
献县商家林，又败之
深州、
博野。偕郭宝昌、
张曜、宋庆合击於深泽，大破之，贼渡
滹沱河南窜。畿辅解严，晋号达桑阿巴图鲁。迭追击於河南
延津、封丘，山东海丰，
直隶长垣、
庆云、
沧州、
吴桥，大小数十战，与淮、楚诸军长围困贼，六月，张宗禹赴水死。捻匪平，赐
黄马褂，予三等轻车都尉世职。
随
左宗棠还陕剿回。刘松山在军十馀年，仅因募勇归乡一次，聘妇二十年未娶；至是妇家待于洛阳，成礼旬日即行。冬，抵陕，议先平土匪，乃可专力剿回。次绥德，分军攻怀远大理川回巢。自督攻小理川、店子寺、周家崄，悉拔之。破定边回酋马万得、马棘子众数万。
同治八年（1869），部卒合会匪叛，踞绥德，刘松山驰捕首逆百余人而定，自请重处，革职留任。进剿西北路诸堡，收降
董福祥等众凡十七万人，榆、延、绥、鄜四郡皆肃清。秋，度陇规
灵州，破李旺堡、
黑城子回寨数百，克灵州，开复处分。败匪乞抚，察其诈，击之，平大小堡寨数十。进攻金积堡。堡酋马化隆悍狡为诸回之最，党众粮足，屠汉已久，官军屡为所挫。松山先筹粮运，败其
党援，大举稳进。西宁、河州、临洮、
靖远诸回皆震其威，不敢来救，先平堡北诸
庄寨。
同治九年（1870）正月，贼在秦渠南，踞石家庄及马五、马七、马八诸寨，负嵎抗拒。刘松山先破石家庄，督攻马五寨，破其援贼，毁外卡，纵火焚寨门。垂克，炮中左乳，坠马，诸将来视，叱令整队速攻，毋乱行列，遂破马五寨。刘松山创甚，顾诸将曰：“我受国恩未报，即死，毋遽归我尸，当为厉鬼杀贼。”遂卒，年仅38岁。
刘松山阵亡后，侄子刘锦棠代领其众，留其柩未归以系军心。次年，克金积堡，特诏赐祭一坛。同治十二年（1873），甘回悉平，追论前功，加一等
轻车都尉，并世职为二等
子爵。嗣子鼒袭，官至山西
按察使。
《
清史稿》：刘松山后起，忠诚独著，左宗棠平捻、平回，胥资其力；使获永年，其建树未可量也。