乾隆十九年,在争权夺利中失势的准略尔贵族阿睦尔撒纳投奔清廷,准喝尔部的内乱的确为乾隆彻底解决准噶尔部提供了一个难得的机会,虽然清廷在粮饷方而的准备并不那么充分,但乾隆决不会放弃这一难得的进军伊犁的机会。于是,刘统勋被调往巴里坤负责建立台站、转运粮饷。乾隆二十年二月,天山南北二百零四万平方公里全部收复。
清军主力撤回后,阿睦尔撒纳发动叛乱。驻伊犁将军班第战死,定西将军永常则带领军队从木垒撤退。虽然刘统勋并不知道永常擅自撤军,但他清楚在清军主力回撤的情况下,靠一千左右的兵力是不可能守住这片疆土的,为此他上疏皇帝:清军大举进发的前提是把充足的粮饷运到巴里坤,而在主力军队抵达之前应该暂时把军队撤到哈密,以避免更大的损失。然而此时的乾隆,却因监督阿睦尔撒纳的蒙古亲王额琳沁多尔济疏于防范,以致造成阿睦尔撒纳逃脱、发动叛乱而震怒。失去理智的乾隆竟把一腔怒火撒到刘统勋的身上,把刘统勋与永常一起逮捕
,刘家诸子包括刘墉在内均遭监禁,家产也被查抄。
不久,乾隆恢复理智,不仅下令释放刘统勋及其家人、退回抄家的财产,还在谕令中公开承认:“统勋所司者粮饷、马驮,军行进止将军责也。设令模棱之人,缄默不言,转可不至获罪。”他肯定“统勋在汉大臣当中尚奋往任事”。
乾隆很清楚,刘统勋最擅长的还是治河。乾隆二十一年六月,当铜山孙家湾之水漫堤后,皇帝派刘统勋前往,有一次,刘统勋去杨桥工地视察,那里的工程已经超期一个月还没有完工,他询问误期的原因,有关人员解释说是柴火供应不上造成的。为了调查真相,刘统勋微服私访,结果发现几百辆装满柴火的车停在路边,赶车人愁眉不展,唉声叹气,刘统勋问他们为何把车辆停在路边不运往工地,他们说因无钱向官员行贿,运来的柴火不让卸车。了解列真相的刘统勋回到工地,立即对累如官员进行严惩,杨桥提拔也很快完工了。