马桂源知道自己势单力薄，于是主动与陕西和甘肃其它地方的起义军联络，把自己领导的斗争变成为陕甘回回起义的一个组成部分。
1863年10月，西宁办事大臣玉通多次围剿起义军都无功而返，只好坐下来与马文义、马桂源和谈，达成了招安的协议，约定解散各自的地主团练和起义军，保举马桂源担任循化厅同知，推举他的哥哥马本源为署中营游击，护西宁领总兵篆。
两年以后，丹噶尔厅的朝廷官员富亮借口穆夫提门宦将要闹事，调集兵勇和团练杀害城里对官府有仇视情绪的回回等各族人民。
马桂源和马文义对富亮的野蛮做法非常不满，立即把华寺门宦和穆夫提门宦的教民组织起来，攻占了丹噶尔城附近的各处庄堡。起义军的声势很快扩大，控制了西宁府所属的大部分地区。
西宁办事大臣玉通被迫再次做出让步，报请并得到朝廷批准任命马桂源、马本源兄弟分别为西宁知府和护西宁镇兵篆。
从此，起义军实际上掌握了西宁府的军政大权。
马氏兄弟二人在西宁的东关筑起土城，倡议修缮汉人的孔庙，修整各地的渠道，会同汉人商绅成立维持社会治安的机构，管理工作做得有模有样。
西宁的很多汉人为了得到了马家兄弟的庇护纷纷改信回教，进一步增强了回回人的实力。
第二年，起义军进攻威远堡（今青海省互助县威远镇）、碾伯、平番（今甘肃省永登县），占据平戎驿（今青海省海东市平安镇)，又派遣数千名骑兵支援金积堡的马化龙起义军，与肃州的起义军互相支援，还同妥德璘领导的回疆起义互通声气。
马文义不幸病逝以后，起义军在马桂源、马本源的领导下继续开展反清的斗争。
1872年，马桂源接待了河州起义军领袖马占鳌派来的信使穆和迈，洽谈两地起义军互相援助的事宜。
不料在第二天，马桂源却接到了马占鳌向左宗棠投降的消息。
他立即召见穆和迈，双目直视着他的眼睛，大声地责问道：“马占鳌投降朝廷，为什么却派遣你来联系我们联合作战？”
穆和迈有口难言，狼狈不堪。
马桂源虽然后来以西宁知府的身份前往安定左宗棠的大营周旋。但是，他很快得到了左宗棠决定进攻西宁的情报，立即从安定返回西宁府，积极布防备战，也消除了对穆和迈的误解。
9月初，穆和迈听说，刘锦棠率领18营开拔到西宁府东部的碾伯县，利用董福祥和马占鳌的军队屡屡打败退居到西宁南川一带的陕西起义军。
刘锦棠借机与陕西起义军的领袖商议抚局，结果却不欢而散。
穆和迈开始为自己的未来担忧了。他耻于投奔投降大清的马占鳌，决心跟着西宁府的起义军继续战斗。
马桂源秘密约见白彦虎、禹得彦等陕西起义军领袖，商量共同退敌的对策。
穆和迈也参加了这次会见。他发现白彦虎、禹得彦不像马桂源等西宁府的领袖只为本门宦考虑。他们的思维敏捷，思想更加开阔，更有担当和作为。
大家一致推举将官出身马本源为河湟——陕西兵马大元帅，统一指挥西宁府的陕甘起义军，继续抗击清军。
联合起义军在西宁东面小峡两侧的山上构筑堡垒，凭险固守，浴血鏖战，以机动兵力绕到清军的后方伺机袭击，阻断敌人的粮道，使清军穷于应付，左右为难。
双方在两个月内交战50余次。清军损兵折将，损失惨重。
左宗棠获悉西宁府清军大败的消息以后极为震惊，一方面从各地不断地向西宁增兵，一方面加紧了诱降招安的活动。
重赏之下必有勇夫。留守在西宁城里的起义将领马永福经不住金钱和官职的诱惑，向清军
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