兆惠是满洲正黄旗人，乌雅氏，跟雍正的生母德妃沾亲带故，按辈分是其族孙。雍正年间，他曾在多个部门工作过。因为文化水平不高，业绩也不突出，没有受到组织重视。到了乾隆朝，兆惠在户部工作，这时候，他的才能就表现出来了。
兆惠文科虽然不行，但数学很厉害，兵马钱粮之类的算数问题，别人拿着算盘算很久，他轻易就能得出结果。因此，他多次被委以筹措粮饷之类的重任，还追随傅恒前往金川，督办粮运。后来，兆惠官运亨通。乾隆征讨准噶尔时，兆惠驻守乌里雅苏台，不仅负责粮饷调度，还要协助军务。
乾隆二十年，乾隆第一次平定准噶尔后，阿睦尔撒纳不满朝廷的善后安排，公然与朝廷对抗。趁着清廷已经撤军，新疆守卫空虚之际，阿睦尔撒纳号召伊犁人一同叛乱，迅速占领北疆。清廷前线的将领班第，兵败自杀。
消息传回京城，乾隆重新任命一批将领，并调整准噶尔部四位汗王人选。但新将领办事不利，中了敌人的计，很快就被撤职。于是，乾隆再次换帅，安排兆惠为右副将军，并命其驻守伊犁。
伊犁经过清军与准噶尔的开回折腾，早已经破败不堪，人员流失严重。兆惠上任伊始，首先就开始处理一些善后问题，将流民编入户口，防止他们配合叛军；同时，重新确立边界，避免日后的边界冲突。
这时候，南疆的首领们看北疆有变，也开始不安分，并将清廷派往南疆招抚的托伦泰扣押。兆惠请示乾隆后，派遣副都统阿敏道，率领一千余人，降服了乌什附近的叛军，而且探听到托伦泰的消息。南疆的小和桌看清军来势汹汹，赶紧送还了托伦泰。之后，兆惠看出了小和桌的背叛意图，暗中派遣阿敏道火速出兵。
乾隆二十一年冬，准噶尔叛军围攻伊犁。此时的伊犁，已经是一座孤城，兆惠只好带领人马撤退。但在撤退途中，准噶尔叛军穷追不舍，很快将兆惠包围。
兆惠想突围，无奈寡不敌众，只好派出一小队人马，由主力掩护突围。突围出去的人，马不停蹄，找到了巴里坤办事大臣雅尔哈善，要求救援。
雅尔哈哈派侍卫图伦楚带人，去营救兆惠。就在这时，围攻兆惠的准噶尔叛军，突然出现天花，战斗力大减，在援军到来之时，已经撤兵。兆惠联合救援军队，迅速追击叛军。不过，受制于粮饷不足，追了几天就鸣金收兵。
乾隆二十二年，朝廷命令成衮札布、兆惠兵分两路，大力围剿准噶尔部。大军在行进的过程中，一部分兵丁留下负责屯垦，另外又招收一批当地士兵。如此，既解决了军粮问题，又截断了准噶尔的退路。
准噶尔地区大面积流行天花，还爆发内乱，在清军面前已经不堪一击，因此，兆惠可以长驱直入，基本上没遇到有效抵抗。阿睦尔撒纳在清军的追缴下，仓皇出逃，躲到哈萨克。
兆惠马上派人同哈萨克交涉，要求对方协助清军抓捕阿睦尔撒纳。哈萨克已经向清廷“遣使入贡”，答应帮忙。哈萨克人扣住阿睦尔撒纳的马匹，灵敏的阿睦尔撒纳一看情况不对，便赶紧向北逃入俄罗斯。
俄罗斯人收留了阿睦尔撒纳，但他运气不好，没过多久就患上天花去世。后来，俄国人看他已经去世，也失去利用价值，就将其遗体交还清廷。乾隆命令兆惠不要撤军，就地驻守，等过冬之后，再对阿睦尔撒纳的残余势力进行追剿。
乾隆二十三年，兆惠包围叛军剩余力量，进行地毯式搜索。不管是穷乡僻壤还是沿河谷地，对数十万人搜了个遍，只要是叛乱分子，全部正法。前前后后，清军又花了四年时间，才彻底根除准噶尔叛军。事后，朝廷设满洲兵驻防，并调绿营兵屯田。乾隆二十七年，朝廷设置伊犁将军，自此，准噶尔部成了清朝移民实边的地区。
秋媚说：兆惠能在短时间之内，彻底平定准噶尔，与两个“天时”有很大关联，一是因为前面几位将领已经重创了准噶尔，兆惠接手时，“菜”已经快熟了；二是因为准噶尔的天花、内乱，进一步消耗自身力量，让本已经受损的部落雪上加霜。
当然，兆惠本人的能力也不容小觑，不仅战争意志坚定，被围剿也不投降，而且战术的运用也有相当的灵活性。这一点，在他之后平定南疆的战役中，表现得尤为突出。