1762年5月9日，第一批西迁官兵1千名汇集在察哈尔八旗中心，他们背负战箭，腰跨战刀，骑着战马，携带家眷，告别家乡，陆陆续续出发了,笠年3月6日，1千名官兵陆续抵达乌鲁木齐。除留驻乌鲁木齐150名，库尔喀喇乌苏（今乌苏市）派驻50名外，派驻伊犁之官兵843人，自2月16日始陆续编队起赴伊犁，于4月15日抵达赛里木湖。据满文档案记载，在第一批西迁的察哈尔八旗内有200名额鲁特人。
第二批西迁新疆的察哈尔蒙古与第一批不同的是，他们要解送大批牲畜到伊犁。因此兵丁分两队出发，前队500名官兵要解送4万只羊到伊犁，因此不携带家眷，家眷由后队携带。前队500名兵丁在于1763年5月11日起程，花了1年零2个月的时间到达伊犁，后队500名兵丁连同1千户家眷共2013人，于1763年6月8日启程，次年5月抵达伊犁。这批携眷移驻的1千名察哈尔兵，其中有额鲁特兵丁34名，均作为披甲。两批察哈尔兵行走路线大致相同，都是越过蒙古高原。
两批西迁新疆的官兵总人数据《伊江汇览》载，移驻伊犁的察哈尔官兵1836户，5548人，加上留在乌鲁木齐的察哈尔及移驻库尔喀喇乌苏的察哈尔总计有6090人，实际人数可能超过此数。
1763年1800名察哈尔兵以先后移驻编设两个昂吉（昂吉，蒙古语，意为分支，是准噶尔台吉下组织名称之一，清朝沿用），察哈尔营正式建立，第一批西迁的察哈尔人为“旧昂吉”，第二批西迁的为“新昂吉”，1764年又设察哈尔营领队大臣（蒙古人称米昂本）一员，总揽边防事务，平时定期召集各旗兵丁进行军训，战时则根据伊犁将军的调遣命令，负责动员、率领全翼兵丁从征参战。领队大臣驻惠远城（1896年移驻博尔塔拉），归伊犁将军节制。
1767年6月新昂吉为右翼，旧昂吉为左翼，左右两翼各有8各苏木，2各苏木为1旗，即左翼4旗，右翼4旗，共计8旗。自此西迁的察哈尔兵正式以八旗组织建制起来。两翼各有官兵920名，并各附有额鲁特闲散100名，各设总管1人、副总管1员、佐领8员、骁骑校8员、空蓝翎3员、委笔帖式2员、领催32名。
伊犁将军还奉旨颁发了新的总管关防以及八旗旗纛，其八旗的旗名同内陆的察哈尔旗名一样，除全色的黄、白、红、蓝4色旗外，另4旗在原色旗上镶边，称镶蓝、镶白、镶黄、镶红。右翼（新昂吉）4旗为镶黄、正白、镶白、正蓝，左翼（旧昂吉）4旗为正黄、正红、镶红、镶蓝。
自1764年始，察哈尔营内除原随迁的额鲁特人外，又陆续安插了自哈萨克、布鲁特（克尔克孜）等地逃来投清的额鲁特人，1767年共计有额鲁特闲散兵200名，以后由额鲁特闲散内又拨入察哈尔营420户。因此察哈尔营的额鲁特人是不少的，有600余户，千余人，特别是旧昂吉。
察哈尔营八旗为军政合一的组织，凡蒙古族旗内的男性丁口，皆按规定由18岁至60岁者都有服兵役的义务。其兵丁平时生产，战时从征。旗以下的社会组织是苏木（是蒙古语，“箭”之意，就是满族的“牛录”，汉语称为“佐”）。苏木是旗以下掌管兵役、行政的基层组织。察哈尔营每旗有2个苏木，左右两翼各有8个苏木。清朝规定每150户组成1个苏木，其中50人为骁骑（即现役兵）兵，其余100人为闲散骁骑兵（即预备役兵），统称为箭丁。
每苏木设章京（章京为满语，察哈尔蒙古发音为占格，汉语佐领之意，）1人，负责统辖全佐兵丁，审理编报丁册，章京以下，设昆都（骁骑校）、博硕克（领催）、转达（护军校）、梅伦（副佐领）等官吏。苏木以下每十户，设“什长”一人，受章京管辖。
左右翼8个旗都以军旗色命名，即：库外特夏尔（镶黄旗）、古勒夏尔（正黄旗）、库外特乌兰（镶红旗）、古勒乌兰（又称古勒郎，正红旗）、库外特察干（镶白旗）、古勒察干（正白旗）、库外特科克（又俗称依克科克，“大蓝之意”，镶蓝旗）、古勒科克（又俗成巴噶科克，“小蓝之意”，正蓝旗）。
驻守卡伦、台站：察哈尔蒙古西迁新疆，主要任务是驻卡巡边，察哈尔营驻守21座卡伦，其中常设卡伦9座，添撤卡伦12座，无移设卡伦。常设卡伦即：乌兰布喇、扎克鄂博、哈布塔海、乌柯克、沁达兰、索达坂、冲库克、库库托木、达尔达木图卡伦。添撤卡伦12座：绰伦古尔、音德尔图、阿尔齐图哈玛尔、雅玛图、木鲁、沙喇布鲁克、硕博图、察奇木图呢盖、喀喇乌珠尔、察罕乌苏、鄂拓克赛里安达拉、干珠罕布拉克安达拉等卡伦。
据《伊犁略志》载，到清道光年间，察哈尔营领队大臣管辖的卡伦有6座，巡防哨（小卡伦）有14座。6座卡伦即：索达板卡、沁达兰卡、哈布塔海卡、库克托木卡、许步土卡、绰伦古尔卡。14个巡防哨：干楚汗布拉克、鄂拓克沙里、达尔大木土、扎克峨波、乌萨克、夏拉西里、殷德尔土、夏拉布拉克、牧禄、哈拉乌朱尔、雅玛图、查干乌苏、伊拉土哈木尔、察克尔图拉。
察哈尔营除了驻守所守卡伦外，还派兵5—15名协助巴彦贷（惠宁）领队大臣驻守其专辖的塔尔基卡及干楚汗卡。
1864年10月7日，随着沙俄入侵，大片国土的丧失，失地内原设的许多卡伦被丢失。因此，处于边界地区的卡伦，其职能也有所改变。沿边卡伦基本上成为一种军事哨卡，主要任务就是守卫边界了，所以察哈尔营官兵驻守卡伦的任务也更重了。1876年，察哈尔营管辖的“卡伦”共设15个，即：干珠罕、察罕郭勒、哈喇郭勒、哈喇乌珠尔、察罕乌苏、西里布拉克、库克托木、索达巴罕、沁达兰、哈布塔海、扎克鄂博、木鲁、察齐尔图呢盖、固尔班毕力齐尔、额肯西里。史称“旧21、新15”。光绪年间，国力日衰，清政府为节省军饷，将原察哈尔左右两翼16佐领裁去4个，1903年初，察哈尔左右两翼共有官兵1150名，仍按旧制巡逻防守边界卡伦。
察哈尔营除了驻守卡伦外，还有驻守五座军台的任务。军台就是驻军防守的驿站，它负有传递各处文武官员的奏报文报，应付过往差员，运送官物等职责。通常每个军台内额设兵14名，车2辆，马43匹，牛12头等。察哈尔营驻守的5座军台即：1塔勒奇阿满台（俗称头台）、2博勒齐尔台（塔勒齐尔台，即二台）、3鄂尔哲图博木台—（俗称三台）、4呼苏图布鲁克台（俗称四台）、5托和木图台（又称王台、五台），这5座军台都在伊犁通往库尔喀喇乌苏境（即东路）及博尔塔拉的交通要道上，
察哈尔营不仅驻守博尔塔拉，自1766年始，察哈尔营同满洲、锡伯、索伦、额鲁特一同驻守塔尔巴哈台。察哈尔、额鲁特营一年一换。察哈尔营每年派佐领1员、骁骑校1员、兵150名换防塔尔巴哈台。除此之外，察哈尔兵还要照看土尔扈特、和硕特蒙古部游牧。
自1764年始清朝每年派出一定数量的军队到吹（即吹河，今改名为楚河，在独联体境内）、塔拉斯（因临塔拉斯河而得名，今为哈萨克共和国之江布尔）地区稽查和巡逻，察哈尔官兵也随同前往。随着沙俄的入侵，巡查完全是巡边，主要任务是勘察界碑，修整鄂博和缉捕越界俄人，以抵制沙俄为主，具有较强的边防意识。
察哈尔兵作为清朝的八旗兵，肩负着繁重的戍边任务，因此为提高作战能力，官兵定期进行操练。训练的项目主要是骑术和射箭，察哈尔营官兵主要配备弓箭、撒袋（箭挂袋）、腰刀、长枪和鸟枪（火枪）。据满文档案载，总管2员每员应有战箭250枝，副总管、佐领18员，每员应有战箭200枝，骁骑校16员，每员应有战箭100枝，领催64名，每员应有战箭70枝，而且总管、副总管、佐领、骁骑校、领催等官员还要必配撒袋1副、弓2张、腰刀1把。马甲（即披甲）1736名，每员应有战箭50枝、撒袋1副、弓1张、腰刀1把，每2名兵，还配有长枪1杆，每5名兵，应配有鸟枪1杆。察哈尔营的武器装备计有：撒袋1837副，弓1937张，腰刀1837把，长枪868杆，鸟枪347杆。
察哈尔等营官兵当时素称“国家劲旅。他们在新疆安内攘外的斗争中起了一定的作用。19世纪20年代，大小和卓的后裔张格尔，在浩罕（乌孜别克人建立的封建国家）统治者的支持下，先后四次返回新疆进行作乱。当张格尔第二次入卡作乱时，清廷增调了锡伯、满、索伦、察哈尔、额鲁特兵各100名赴喀什噶尔，由于他们的奋力作战，打退了张格尔的进攻。张格尔第三次入卡作乱时，察哈尔、锡伯等四营官兵前往阿克苏围剿，取得了浑巴什河战役的胜利，从而阻止了张格尔攻占阿克苏。在攻克喀什噶尔的战役中，察哈尔等营官兵冲锋陷阵，立下了大功。1828年6月，张格尔之乱被平定，南疆暂趋安定。张格尔暴乱所以能够很快被平息，这同新疆各族人民的通力协作是分不开的，1830年初，浩罕又指使张格尔之兄玉素甫和卓再度入卡坐乱。伊犁将军又急调满营等换防兵及察哈尔等营官兵前往戡乱，在察哈尔等营兵的英勇出击下，击溃了敌人的围剿。玉素甫和卓率余众逃到了浩罕。
1857年6月5日，倭里罕和卓带领部下窜犯入境，猛攻喀什噶尔汉城、英吉沙尔汉城及南疆政治中心叶尔羌等地。察哈尔营领队大臣锡拉那奉命管带伊犁满营、绿营、锡伯、察哈尔、额鲁特各营官兵1千余名于7月下旬到达阿克苏，8月3日先后解了巴楚、叶尔羌之围，接着清军兵临喀什噶尔城下，倭里罕余众不战而溃，逃出卡外。倭里罕之乱被平定后，清政府同样对在本次战役中立下战功的官兵给于奖赏，察哈尔营领队大臣锡拉那以叶尔羌等处剿贼出力，被授予巴图鲁名号。
抵御外侮的斗争：1865年，中亚地区的浩罕汗国利用清政府忙于镇压内陆各族人民起义、无力西顾之际，乘机派将领阿古柏带匪徒侵入南疆，阿古柏利用各种手段，攻占了南疆各城，而且于1871年侵入乌鲁木齐、玛纳斯等地。与此同时，沙俄也出兵侵占了我国伊犁地区，并进一步向北疆各地进行渗透。我国西北边疆形势继续处于危急之中。各族人民陷入了外敌统治之中。
1875年5月，清廷任命左宗棠为钦差大臣督办新疆军务驱逐侵略者。笠年8月，清军在乌鲁木齐地区向阿古柏匪军发动进攻，广大官兵经过英勇奋战，取得了古牧地、乌鲁木齐、玛纳斯、达坂城、吐鲁番等战役的胜利，基本上消灭了阿古柏匪军的主力。1877年8月，清军从吐鲁番、托克逊出发，对阿古柏残余展开了追击战。经过4个多月的作战，清军收复了喀什噶尔、和田，彻底驱逐了阿古柏匪军。在驱逐阿古柏的斗争中，察哈尔军民踊跃参加剿匪部队，共同作战，作出了不可磨灭的贡献。特别是在收复玛纳斯南北两城的战役中，许多官兵都英勇奋战，立了大功，这在史料中都有记载。
1871年5月15日，沙俄侵略军分别两路向伊犁进犯，面对沙俄侵略军的入侵，伊犁军民进行了英勇的反击，察哈尔左翼总管博勒堆、右翼总管阿有等率领官兵于5月22日，在霍尔果斯与沙俄军队打了一仗，沙俄入侵者兵败逃窜。6月26日，沙俄军队渡过霍尔果斯河，向驻守在阿克肯特至阿里玛图一带的伊犁军民进攻。广大伊犁军民虽然进行了顽强的抵抗，由于他们手持的兵器是弓箭和腰刀、鸟枪等，最终抵抗不过手持洋枪洋炮的沙俄侵略军，而节节败退。7月1日，沙俄侵略军攻占了绥定，接着占领了固尔扎（又称金顶寺，今伊宁市）。在反击沙俄入侵的斗争中，伊察哈尔蒙古同维吾尔、哈萨克、汉、额鲁特、锡伯、柯尔克孜等各族人民一道浴血奋战，为保卫祖国的神圣领土，献出了自己的宝贵生命。
西迁的察哈尔作为游牧兵丁，其主要任务除了驻卡巡边外，仍然是牧放牲畜。
伊犁地区有着广阔的牧区，土壤肥沃，水源充足，牧草丰茂。清朝统一新疆以后，为恢复和发展新疆地区遭受战乱破坏的社会经济，在新疆进行了一系列经济开发活动，其主要的一项经济开发活动是兴办官牧厂，伊犁牧厂始于1760年立孳生马厂，1761年立孳生羊厂、驼厂，1762年立孳生牛厂。
伊犁官办牧厂的部分牲畜是察哈尔蒙古从故乡带来的。察哈尔蒙古在家乡察哈尔草原时就牧放着官办牧厂的牲畜，据满文档案记载，两批西迁的察哈尔官兵共带来了羊4万只，驼2050峰，马5447匹。这批牲畜不仅为伊犁牧厂的创办奠定了基础，也为此后新疆畜牧业的发展提供了优良品种。
伊犁牧厂设立之初，察哈尔额鲁特两营经营着伊犁官办牧厂的大部分牲畜，而到嘉庆初年，先后停止锡伯、索伦兵丁牧放伊犁牧厂牲畜，将其牧放牲畜全部交给察哈尔、额鲁特两营。自此，伊犁牧厂除了有少部分羊及牛仍有维吾尔人牧放外，则全有察哈尔、额鲁特营经营。察哈尔、额鲁特两营牧放的牲畜数也大为增加。以孳生厂为例，马厂共计有孳生本马28569匹，其中察哈尔营左翼牧放马5743匹，右翼牧放马5759匹；牛厂有孳生本牛11845只，其中察哈尔营左翼牧牛2076只，右翼牧牛2088只，羊厂，共有孳生本牛140695只，其中察哈尔营左翼牧放羊28287只，右翼牧放羊26000只。
备差厂即储备牲畜以供差用，孽生厂取孽牲畜均入备差厂。1816年统计，伊犁备差厂有马17738匹，内察哈尔左翼牧马4878匹，察哈尔右翼牧马4881匹，牛厂有牛11573只，内察哈尔左翼牧牛2433只，察哈尔右翼牧牛2350只，羊厂存羊32187只，察哈尔左翼牧羊1430只。据满文挡案记载，乾隆年间察哈尔营仅牧放伊犁牧场的牲畜就有10多万头。
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