六年，改陆军，领长字营，从刘长佑援江西。由浏阳攻万载，破贼荆树铺、栗树坳，驻大桥。贼潜来袭，培元出奇兵击之，斩级八百。又破援贼於高城、竹埠。克万载，营西门外，贼数路来争，多於官军数倍。培元开壁大战，斩级千计，擢游击。进攻袁州，破南门岭上贼垒，会萧启江破吉安临江援贼，城贼遁走。克袁州，以参将留湖南补用。七年，会攻吉安，偕曾国荃迎击援贼於三曲滩，追至朱山槽，贼援复集，夹击破之，擢副将。八年，水陆合攻吉安，贼结大筏冲官军浮桥，培元督师船截击，炮伤胸，裹创血战，尽毁其筏。寻克吉安，以总兵记名。是年冬，军中大疫，培元病，回籍。
九年，石达开犯湖南，培元率千人扼桂阳，众寡不敌，桂阳遂陷。寻率师船溯资水进援宝庆，会诸军扼河而战，数破贼，宝庆围解，援浙江处州镇总兵，仍留湖南领水师。
十一年，左宗棠进规浙江，立衢州水师，疏荐培元熟谙水陆军事，请以署衢州镇，募勇三千赴浙。同治元年，培元率安武水陆全军驻常山，控衢州北路，进江山，破大洲贼营。贼窜龙游，会攻之，贼酋李侍贤大股来援，培元与诸军合击，贼败走。二年，克汤溪、龙游，毙贼酋陈廷秀，加提督衔，赐号锐勇巴图鲁。迭克桐庐、富阳，会攻杭州，破贼於万松岭，攻清泰门外观音堂，平其垒。城贼出战，败之。舁舢板入西湖，炮击杭城。左宗棠以衢州后路要冲，令培元返镇，其所部水师留攻杭州。三年，杭州复。培元丁母忧归，遂不出。光绪十七年，卒。湖南巡抚陈宝箴疏陈培元战绩，赐恤。
论曰：自湘军水师兴，而后得平寇要领。后又设淮扬、太湖两水师，平吴及浙西赖其力。黄翼升、李朝斌当其任。其后设长江水师为经制，翼升与李成谋迭相更代，为东南重镇。平浙东专在陆师，故水师仅有衢州一军。刘培元亦彭、杨旧部，战绩可称，用并列之。