兆惠是滿洲正黃旗人，烏雅氏，跟雍正的生母德妃沾親帶故，按輩分是其族孫。雍正年間，他曾在多個部門工作過。因為文化水準不高，業績也不突出，沒有受到組織重視。到了乾隆朝，兆惠在戶部工作，這時候，他的才能就表現出來了。
兆惠文科雖然不行，但數學很厲害，兵馬錢糧之類的算數問題，别人拿着算盤算很久，他輕易就能得出結果。是以，他多次被委以籌措糧饷之類的重任，還追随傅恒前往金川，督辦糧運。後來，兆惠官運亨通。乾隆征讨準噶爾時，兆惠駐守烏裡雅蘇台，不僅負責糧饷排程，還要協助軍務。
乾隆二十年，乾隆第一次平定準噶爾後，阿睦爾撒納不滿朝廷的善後安排，公然與朝廷對抗。趁着清廷已經撤軍，新疆守衛空虛之際，阿睦爾撒納号召伊犁人一同叛亂，迅速占領北疆。清廷前線的将領班第，兵敗自殺。
消息傳回京城，乾隆重新任命一批将領，并調整準噶爾部四位汗王人選。但新将領辦事不利，中了敵人的計，很快就被撤職。于是，乾隆再次換帥，安排兆惠為右副将軍，并命其駐守伊犁。
伊犁經過清軍與準噶爾的開回折騰，早已經破敗不堪，人員流失嚴重。兆惠上任伊始，首先就開始處理一些善後問題，将流民編入戶口，防止他們配合叛軍；同時，重新确立邊界，避免日後的邊界沖突。
這時候，南疆的首領們看北疆有變，也開始不安分，并将清廷派往南疆招撫的托倫泰扣押。兆惠請示乾隆後，派遣副都統阿敏道，率領一千餘人，降服了烏什附近的叛軍，而且探聽到托倫泰的消息。南疆的小和桌看清軍來勢洶洶，趕緊送還了托倫泰。之後，兆惠看出了小和桌的背叛意圖，暗中派遣阿敏道火速出兵。
乾隆二十一年冬，準噶爾叛軍圍攻伊犁。此時的伊犁，已經是一座孤城，兆惠隻好帶領人馬撤退。但在撤退途中，準噶爾叛軍窮追不舍，很快将兆惠包圍。
兆惠想突圍，無奈寡不敵衆，隻好派出一小隊人馬，由主力掩護突圍。突圍出去的人，馬不停蹄，找到了巴裡坤辦事大臣雅爾哈善，要求救援。
雅爾哈哈派侍衛圖倫楚帶人，去營救兆惠。就在這時，圍攻兆惠的準噶爾叛軍，突然出現天花，戰鬥力大減，在援軍到來之時，已經撤兵。兆惠聯合救援軍隊，迅速追擊叛軍。不過，受制于糧饷不足，追了幾天就鳴金收兵。
乾隆二十二年，朝廷指令成衮劄布、兆惠兵分兩路，大力圍剿準噶爾部。大軍在行進的過程中，一部分兵丁留下負責屯墾，另外又招收一批當地士兵。如此，既解決了軍糧問題，又截斷了準噶爾的退路。
準噶爾地區大面積流行天花，還爆發内亂，在清軍面前已經不堪一擊，是以，兆惠可以長驅直入，基本上沒遇到有效抵抗。阿睦爾撒納在清軍的追繳下，倉皇出逃，躲到哈薩克。
兆惠馬上派人同哈薩克交涉，要求對方協助清軍抓捕阿睦爾撒納。哈薩克已經向清廷“遣使入貢”，答應幫忙。哈薩克人扣住阿睦爾撒納的馬匹，靈敏的阿睦爾撒納一看情況不對，便趕緊向北逃入俄羅斯。
俄羅斯人收留了阿睦爾撒納，但他運氣不好，沒過多久就患上天花去世。後來，俄國人看他已經去世，也失去利用價值，就将其遺體交還清廷。乾隆指令兆惠不要撤軍，就地駐守，等過冬之後，再對阿睦爾撒納的殘餘勢力進行追剿。
乾隆二十三年，兆惠包圍叛軍剩餘力量，進行地毯式搜尋。不管是窮鄉僻壤還是沿河谷地，對數十萬人搜了個遍，隻要是叛亂分子，全部正法。前前後後，清軍又花了四年時間，才徹底根除準噶爾叛軍。事後，朝廷設滿洲兵駐防，并調綠營兵屯田。乾隆二十七年，朝廷設定伊犁将軍，自此，準噶爾部成了清朝移民實邊的地區。
秋媚說：兆惠能在短時間之内，徹底平定準噶爾，與兩個“天時”有很大關聯，一是因為前面幾位将領已經重創了準噶爾，兆惠接手時，“菜”已經快熟了；二是因為準噶爾的天花、内亂，進一步消耗自身力量，讓本已經受損的部落雪上加霜。
當然，兆惠本人的能力也不容小觑，不僅戰争意志堅定，被圍剿也不投降，而且戰術的運用也有相當的靈活性。這一點，在他之後平定南疆的戰役中，表現得尤為突出。