明朝末年，沙皇俄国趁清兵入关进驻中原，无暇顾及东北边防之机，入侵我国富饶美丽的黑龙江流域，强占黑龙江北岸的尼布楚（今俄罗斯涅尔琴斯克）和雅克萨（今漠河以东，黑龙江北岸），在那里垒堡筑城，企图霸占中国领土。所到之处，屠戮无辜，焚毁民居，劫财掳人。顺治八年（1651年）六月，沙俄攻占雅克萨村时，一次就淹死达斡尔族男子六百六十一人，掳去妇女二百四十三人，儿童一百一十八人。面对侵略者的暴行，当地达斡尔人自发组织起来，抗击沙俄。康熙帝亲政之前，清政府曾派兵七次大规模反击沙俄入侵，狠狠打击了侵略者，还击毙了侵略军头目斯捷潘诺夫，但未能遏制沙俄继续进犯的势头。他们采用两面手法，一面派侵略军蚕食中国领土，一面派使臣到北京恐吓讹诈。
对于沙俄的侵略行径，康熙帝在平定三藩之乱后，决定出兵反击。他采取先礼后兵的策略，派大理寺卿明爱去与雅克萨的俄军交涉，建议他们撤走，但他们置之不理。康熙帝于1682年乘赴盛京（今沈阳）拜谒太祖、太宗陵墓之机，亲临边境，实地考察。他派副都统郎谈等以打猎捕鹿为名，抵近雅克萨，侦察雅克萨一带的地理形势和水陆交通。并派户部尚书伊桑阿赴宁右塔造大船，加固墨尔根、齐齐哈尔两个城堡，疏通粮草运输线路，同时派出宁古塔将军巴海、副都统萨布素等得力将领统兵到瑷珲、呼玛等地建城驻兵，屯田开垦。
1683年，康熙帝任命萨布素为第一任黑龙江将军，派官员到吉林修造战船和运粮船，开辟由盛京（今辽宁沈阳）到瑷珲之间的水陆联合运输线，修建从吉林到瑷珲的驿路，征集可供大军三年需用的粮食和牛羊。此外，还给黑龙江驻军配备福建藤牌兵和使用火器的兵员。历经三年，作好了反击盘踞在雅克萨的沙俄的准备。
临战之前，康熙帝仍然先礼后兵，致信沙皇彼得一世，希望他迅速撤回入侵雅克萨的军队。可沙皇置清朝大度于不顾，不仅拒绝撤军，反而向雅克萨派将增兵，加拨军粮武器，加固防御工事，企图长期盘踞。
康熙二十四年（1685年）四月，康熙帝派都统彭春、副都统郎谈、黑龙江将军萨布素等，率满汉水师、步兵一万五千人马，沿黑龙江水陆并进。六月，直抵雅克萨城下。彭春向俄军守城头目托尔布津发出写有满、蒙、俄三种文字的通牒，晓谕其立即撤军。托尔布津无视清军最后警告，毫无撤军迹象。彭春依靠当地达斡尔族居民的帮助，查明城防情况，决定明攻城南，暗攻城北，用火攻城。他令兵士于城南堆筑土山土壕，派众兵士朝城中放箭，吸引守城俄军兵力。夜间悄悄向城北运送红衣火炮，趁俄军兵力集中到城南之机，突然发炮轰击。城北城楼被火炮击中，烈焰腾腾，映红夜空。俄军被轰毙烧死多人。黎明之时，清军又在三面墙下聚集薪柴枯草，要点火焚城，城西唯一水路又被清军战船布满。托尔布津惊慌失措，忙叫部下扯白旗投降。清军对降兵宽大为怀，允许七百多降兵携带武器财产回国，警告不得再生滋扰。托尔布津满脸懊丧，率残兵败将悻悻而去。副将巴什里等四十五名不愿回国的俄军归附清军，均受优待。一百六十多名被俄军扣押的中国人质全部释放。清军平毁雅克萨城，回师瑷珲。
战败的托尔布津得知清军并未守城的消息后，又卷土重来，于当年八月率兵再次偷偷开进雅克萨城。沙俄陆军大佐皮尔顿从莫斯科调来大炮增援。俄军再次进城，驱赶百姓，重修城堡。他们沿城三方，筑起高二丈、宽二丈八尺的新环城高墙，于城墙外挖掘又深又宽的壕沟，企图长期固守。
康熙帝得知沙俄重占雅克萨，于1686年三月，令萨布素率军再次讨伐，彻底清除沙俄侵略者。清军分乘一百五十艘战船，溯江而上，进抵雅克萨。托尔布津自恃大炮威力无比，弹药完备，军粮充足，城防坚固，显得格外趾高气扬。清军晓谕托尔布津撤走，他非但不撤，反而四次派兵出击，用大炮轰击清军。清军奋起还击，一次次击退俄军。开战后的第五天，正在塔楼上耀武扬威的托尔布津被清军大炮击中，炸断左腿，数日后伤重死去。萨布素为避免伤亡过重，采取持久固守的战术。清军掘壕筑垒，打退俄军无数次出击，并断绝城中水源。如此持续围困三个多月，俄军大多病死战死，八百多人仅存六十余人。加上弹药粮食消耗殆尽，不得不放下武器，请求谈判言和。
康熙二十八年（1689年）八月，清政府全权代表索额图与沙俄代表戈洛文，在尼布楚进行边界谈判。九月七日签订了《中俄尼布楚条约》。条约规定：中俄两国边界东段以额尔古纳河、格尔必齐河沿外兴安岭至海为界，河、岭以南的土地属中国，河、岭以北的土地属俄国；拆毁雅克萨驻点，撤走俄国军队，中俄两国居民可持护照进行边境贸易。
《尼布楚条约》是中俄两国通过谈判签订的第一个边界条约，从法律上肯定了黑龙江和乌苏里江流域（包括库页岛在内）是中国的领土，黑龙江和乌苏里江是中国的内河。条约签订后，清政府加强了巡边制度，在一段时间内，有效地防止了沙俄的再度入侵。
雍正五年（1727年）六月，中俄双方代表又在波尔河畔举行了划定中俄中段边界的谈判，于七月十五日签订了《布连斯奇条约》。中俄双方又于1728年六月二十五日正式签订了《恰克图条约》，确定了中俄中段边界以恰克图为中心，向东至额尔古纳河，向西至沙宾达巴哈。这段边界目前大部分已成为俄蒙边界。条约签订后至鸦片战争前的一百多年间，沙俄虽然野心勃勃，经常进行蚕食，但因为中国国力较强，沙俄的侵略没有得逞。