这年四月十日（5月17日），咸丰帝交给奕訢一项差事，让他验看内务府所存金钟。这是根据奕訢的岳父兵部尚书桂良三月二十四日奏议作出的安排，原奏说内务府广储司银库现存大金钟三口，应通融变折，以济军需；另外，历年查抄获罪官僚家产亦应核实确数。经内务府回奏说，历年查抄家产所得款项已经陆续用光，库内无存，只有金钟三口，约重33000余两，未经传用。于是，咸丰帝便令奕訢负责此项金钟熔铸化钱事宜。
在此之前，咸丰帝只是让奕訢充任一些礼仪性的事务，这次，则是第一次交给奕訢关乎军国大计的实际工作。对于咸丰帝的信任，奕訢十分感激，他向咸丰帝表示将“始终奋勉，勤慎奉公，以期无负圣主委任之至意。”奕訢没有食言，他在这次工作中，“博访旁咨”，“实力讲求”，严防欺隐作弊，第一次表现出他干练的作风，由此进一步获得了咸丰帝的信任，兄弟二人的关系也进一步亲密起来。
奕訢等待多时的机运就要到来。
咸丰三年（1853年）九月，太平天国北伐部队逼近畿辅地区，形势危急。九月九日（10月11日），咸丰帝任命惠亲王绵愉为奉命大将军，科尔沁郡王僧格林沁为参赞大臣，率军出征，并分别授予两人锐捷宝刀和讷库尼素宝刀。次日，命令恭亲王奕訢署理领侍卫内大臣之职，办理京城巡防事务。领侍卫内大臣设于清初，是由皇帝亲自统领的上三旗（镶黄、正黄、正白）中选其子弟材武出众者为侍卫，并以勋戚大臣统领，名叫领侍卫内大臣，官阶为正一品。十三日，咸丰帝又颁谕旨，恩准奕訢佩戴“非特赏不能用”的金桃皮鞘白虹刀。
十月，咸丰帝又将他与奕訢在上书房读书时共同研制的枪法“棣华协力”和刀法“宝锷宣威”合编起来，亲自作序，又令奕訢为之作跋，此枪法、刀法之名乃是先皇生前所赐，借此表达希望兄弟二人同心协力的殷切愿望，奕訢对此绝对没有淡忘。咸丰帝此次重拾旧物、重提旧事，真可谓用心良苦，他希望奕訢和他能像儿时那样、像父皇所期望的那样，同心协力，共赴国难，因此他深情地对奕訢说：“分虽君臣，情原一体，惟期交劝交儆，莫负深恩，今日之协力非昔日之协力也。”
很快，咸丰帝又于十月初七日（11月7日）发布上谕：“命恭亲王奕訢在军机大臣上行走。”从此，奕訢以亲王身份入值军机，成为清王朝最高领导集团的主要成员。这一年，他刚好二十岁。虽然年轻，可他为等到这一天，经历了与他年龄远不相称的太多的委屈与忍耐、太多的磨炼与煎熬。
奕訢赞襄军务之后，首先全力围剿北伐军。他针对北伐军“分居镇海、独流二处”意欲分开清军兵力的企图，强调“必须大兵云集，四面合攻，方可一鼓歼除”。为此，他极力调和胜保与僧格林沁两支大军的矛盾，令其合力攻剿。咸丰四年（1854年）初，胜保所统兵勇已达三万多人，又调杭州将军瑞昌、山东布政使崇恩各统所部千人北上，而北伐军人数此时不足万人。
北伐军据守镇海、独流一百天，在兵员伤亡、粮食已尽、援兵不至的艰难形势下，不得不于1854年2月5日突围南撤，经大成县至河间府东城镇。奕訢知道一旦北伐军逃过黄河，就难以对付了，于是奕訢奏请咸丰帝命令僧格林沁率马队紧追，对北伐军继续实行合围。咸丰帝暗自惊佩其胸有全局，指挥若定。一月后，北伐军再撤至阜城，很快又被三万清军包围。北伐军孤军深入，劳师远征，早已人困马乏，几近强弩之末了。
天京得知北伐军失利待援，1854年2月由夏官右副丞相曾立昌、冬官副丞相许崇扬、夏官副丞相陈仕保率军，从安庆出发，经河南，转江苏，在萧县西北一带过黄河，入山东，3月31日直逼距阜城二百余里的漕运咽喉要地临清城。
奕訢得知北伐援军渡过黄河，又请令胜保率万余清军赶往山东堵截。4月4日，当胜保的军队抵达临清外围时，北伐援军在猛烈攻打临清之后最终攻占了临清，可得到的仅是一座空城。北伐援军刚进城，就被清军围得水泄不通。阜城北伐军得知援军被围，于是自突围东去，攻占东光、连城，欲南下迎接援军，恰恰遇上僧格林沁率队赶到，困于连城。北伐军经协商决定派李开芳率马队突围而出，急行二日，偷袭高唐成功。距临清仅几十里之遥，只可惜援军据守临清数日，见城内无粮草，军心不稳，已于三日前南下弃城而去。这样，原本只有数千人的北伐军，一分为二，势力更弱。
