咸丰七年十二月十四日（1858年1月28日），苗沛霖与蒙城知县俞澍“订合剿（捻军）之策”，遂分五色旗于蒙城宋家庄、王家瓦房、南界沟、顺河集、骆驼铺、柳林营、三叉集等处筑圩，附近居民俱令入圩，不从者杀之，扩充万余人。十二月二十六日，苗沛霖与侍卫伊兴额、总兵史荣椿破丰家集、赵旗屯、乔家庙各捻圩，杀捻首梁思任等。咸丰八年（1858年）六月，苗家军在蒙城与捻军“逐日并击”，俞澍以苗势日迫，城势愈孤，派文生丁叶兰、文童王青云筑护城圩于白家庄，防止苗沛霖占据蒙城。但筑圩之时，苗沛霖却令黑旗旗主张建猷“助工”，赠火药，劝归苗家军黑旗管辖。俞澍慑于苗沛霖的淫威，不得已而从之。十一月，蒙城陆耀宗因与居守北关的练总文生陈子言有隙，以北关“通捻”告苗沛霖。十一月初八日，苗沛霖遣黑旗旗主刘兰馨率众至蒙城，捉住陈子言及武生陈岚光、总役靳占，踞北关。次日，苗沛霖自至，“以官不利己”，逐训导江梦花、典史牛大麟、守备杨鼎奎等，囚陈子言于蔡圩，囚陈岚光、靳占于白圩，尽收城内队练，交刘兰馨统带。于城内立“公寓”（办事机构），以团练为名，生杀专擅。蒙城完全被苗沛霖所控制。

咸丰八年十二月十四日（1859年1月17日），捻军刘天福部进攻蒙城，以王体仁等28人号“二十八宿”为内应，事泄，王体仁被执，以辞连陈岚光、靳占，苗沛霖乃将二人处死。咸丰九年（1859年）三月二十一日，苗沛霖会同清军傅振邦部攻破捻军的毕圩，初期捻军著名领袖任乾殉难。同月，清廷以候选知州苗沛霖剿捻有功，着免选本班，以知府论。候补守备张建猷、刘兰馨均着免补守备，以都司补用，候补守备苗天庆着赏给“勤勇巴图鲁”勇号。四月二十六日，徐州总兵傅振邦会同知府苗沛霖、参将胡元昌、都司刘兰馨、府经历年玉田攻陷淝河南之板桥捻圩。捻军首领陆连科及其母、妻被杀，苗沛霖以功赏运使衔记名道员用。九月，姜台陵部捻军败苗沛霖部于清水沟，杀其部将刘兰馨、年玉田。十月，苗沛霖率军截击张敏行捻军于怀远，并遣蒙城团练攻破蓝旗旗主葛苍龙捻圩。

咸丰九年十二月十八日（1860年1月10日），苗沛霖配合清军副统穆腾阿、总兵张得胜等克复临淮关，随后以功记名简放盐运使。咸丰十年（1860年）五月，苗沛霖配合清军傅振邦、田在田部清军迭攻浍河南之解沟、五沟、任圩诸捻圩。至十七日全部攻破，捻首李四喜、任友得等被俘。在东征西讨期间，苗沛霖的势力日益壮大，他的地盘“南通光（州）、汝（宁），西薄归（德）、陈（州），东逾州来，北尽黄河之浒，连圩数千，众数十万，讼狱大小皆口决，县令守符玺而已”，并确立了“高筑墙、广聚粮、先灭贼、后称王”的方针，初具割据之势。

咸丰十年（1860年）八月十七日，胜保遣总镇傅崇武致函苗沛霖，称英法联军进犯京师，咸丰皇帝逃奔热河，要他务必精选壮丁，配齐枪炮旗帜器械，尽快进京勤王。苗沛霖判断称王时机已至，虽传书辖下各圩，有“遍读诸史，见义兵莫大于勤王”等语，但并不奉调。又上书要求安徽巡抚翁同书、钦差大臣袁甲三、徐州镇总兵傅振邦撤出淮河流域，交他把持控制。十月初一日，苗沛霖在蒙城设坛集会，大临三日，缟素发丧，称“天下已无主，我等当各求自全”，随后自称“河北天顺王”，正式形成割据一方的局面。同时，苗沛霖遣兵夺正阳关、三河尖、临淮各关卡，置下蔡厘卡，并约寿州城地主团练赴凤台领命，后至者斩，其中孙家泰不应。苗沛霖遂率众兵临寿州北门，声言索孙家泰即罢兵。十一月初一日，苗沛霖派遣游击衔花翎都司李学曾、花翎都司郭洪波等七人赴寿州内应，被徐立壮（此前为苗沛霖的黄旗旗主，后因苗沛霖猜忌杀害邹兆元，与之分道扬镳）诛杀，是为“寿州擅杀案”。

其后苗沛霖命令蒙城团练蓄发，并于咸丰十一年（1861年）正月初一日以“寿州擅杀案”为借口，大举围攻寿州。同月，苗沛霖遣王金奎趋六安，与宿敌张乐行、龚德树领导之捻军达成谅解；又派朱鑫、陆长华赴庐州，与陈玉成部太平军合作，要求协同作战，并表示愿蓄发、受印信、奉太平天国正朔。太平天国方面给苗沛霖以“奏王”封号（全称“兵部正夏僚顶天扶朝纲扫北奏王”，又作“殿前北方电察天军顶天扶朝纲奏王”），并派余安定、许导奎、赵大治等统兵700余至苗家老寨，与之筹商抗清事宜。二月初四日，苗沛霖派驻宿州办事处“苗营公司”办事人员侯克瞬、江玉书等为清军总兵田在田部所杀。二月初六日，苗沛霖派孙梦卜联合捻军进攻宿州，为田在田军击溃，孙梦卜、江家彦等战死。同月，苗沛霖两次致书江南提督李世忠，约其“共图寿州，同据淮河”。李世忠为表明心迹，将书信呈给袁甲三。清廷令乘此机会“以密函招致，设计歼除首逆，较之以兵力尤为便捷”。五月，苗沛霖遣其侄苗景开攻颍州；遣潘垲、林朗夺凤阳关踞之；遣黄毛兽、倘贯金取霍邱县城，克之。随着战事不断扩大，被困寿州的安徽巡抚翁同书将徐立壮处死，将孙家泰投进监狱，希望以此来换取苗沛霖的撤兵。五月二十四日，苗沛霖见仇敌已死，将寿州附近各营撤退。翁同书上奏朝廷，为苗开脱，说他“过犹知改”，请“温旨量加抚慰”。清廷顺水推舟，降旨将苗沛霖交部议处，仍责令“带团立功”；翁同书办理不善，一并交部议处。

不久，苗沛霖以署寿春镇总兵黄鸣铎、练总蒙时中、吉学盛系“寿州擅杀案“的“怂恿起意之人”为由，再次围攻寿州。九月二十三日，清廷将苗沛霖革职，拔花翎、销勇号，并命袁甲三、贾臻、李世忠、田在田、严树森、毛昶熙分路进剿。九月二十七日，寿州陷落，安徽巡抚翁同书等大吏们被俘。十月初六日，苗沛霖留数千人驻守寿州，自率马步大队赴怀远，部其众为十大营，并提出了“先攻临淮，次攻颍州，分攻蒙城，占据颍上，图窜豫疆，分扑陈州、光、固，进窜汴梁”的军事方针。十一月二十四日，张乐行部捻军和马融和部太平军假道苗沛霖区北上，于寿州附近之石头埠、姚家湾等渡口渡过淮河，进趋颍上。钦差大臣袁甲三要苗沛霖就势“诱擒张逆以明心迹”。苗沛霖不仅不予理睬，反而备船接护。

咸丰十一年（1862年1月），苗沛霖部苗家军联合张乐行、姜台陵部捻军、马融和部太平军联合围攻颍州府城，将署安徽巡抚贾臻困在城中。同治元年（1862年）正月十八日，苗沛霖令张建猷进攻蒙城。正月二十九日，苗沛霖上英王陈玉成禀，说张乐行有“狼子野心”，挑拨太平天国与捻军的关系，这是苗沛霖颍州倒戈的信号。二月，清军云集皖北，苗沛霖见占领颍州无望，乃投禀胜保，要求归顺。胜保一方面令其剿捻自效，一方面上奏朝廷，代为开脱。十二日，苗沛霖令张建猷撤攻蒙之师。二十三日，苗沛霖率众“剃发赴颍上”，从背后进攻太平天国与捻军联军。三月初三日，苗沛霖会同胜保之师，与贾臻守军夹击，大败太平天国与捻军联军，解颖州之围。张乐行突围走颍上，为苗家军包围，但最终突围，回到大本营雉河集。清廷震怒，认为苗沛霖有意纵敌，指示对其保持警惕。苗沛霖为了打消清廷疑虑，便转而设计谋害太平军英王陈玉成。四月十五日，湘军和多隆阿部攻克庐州，陈玉成无所归，遂应苗沛霖之邀率部北上，欲与苗沛霖同拒清军，然而中了苗沛霖的计，导致被俘遇害，被俘后对胜保说：“吾今日死，苗贼明日亡耳！”八月十五日，苗沛霖在湘军步步进逼下撤出正阳关，二十一日撤出寿州，交蒋凝学部驻守，自回凤台老寨。当时陕西爆发回民起义，胜保奏调苗沛霖入陕参与围剿回军。清廷深知苗沛霖反复无常，不可脱离管束，乃严令胜保飞檄截止，“不许一人一骑入陕”，并指示郑元善、多隆阿、僧格林沁重兵阻截。十月初五日，僧格林沁拨给苗沛霖银万两，令其督兵剿捻。此后苗部与驻扎当地的湘军发生冲突，苗沛霖上书僧格林沁，要求撤离湘军，另拨兵三百与寿春镇李璋同守寿州。

同治元年（1862年）十二月二十九日，苗沛霖上书僧格林沁，以太平军“拥出长江之患”，要求驻军寿州、正阳等处以为阻截。被僧格林沁制止。同治二年（1863年）二月，僧格林沁军攻下捻军根据地雉河集，张乐行仅率二十余人突围出走，至宿州，为降捻李四一出卖遭擒。苗沛霖闻讯，要李四一将张乐行交给自己，李四一不许，双方展开了一场恶战。二月十八日，张乐行父子被僧格林沁处死，苗沛霖“顿失所望，举止失措”，以为大祸将及。僧格林沁和安徽巡抚唐训方令其解散麾下兵勇，解甲归田，苗沛霖虽然答应，但言辞含糊，意在缓期。不久，僧格林沁北上山东，镇压宋景诗起义，于是苗沛霖决定孤注一掷，再举反清大旗。

同治二年（1863年）三月十五日，苗沛霖至凤台，传集各旗、营主，以僧格林沁杀降捻姜台陵为由，定议“复叛”，说“我辈所为，终难免死，不如先发制人”，遂再次举起了反清的大旗。十七日，诱杀署颍上知县濮炜、署凤台知县蔡锷、主事秦承埙、知县吴景春、怀远典史魏文潮等。十八日，遣苗景开攻打颍上，使张士端攻打蚌埠，皆攻克。又派赵玉华、童维翰、李万春围寿州，令潘垲踞三河尖，攻六安，自己则率部大举围攻蒙城，这是苗沛霖第三次大举攻蒙城。

五月，苗沛霖联合太平军由六安分扑凤阳、定远。唐训方令道员秦荣督团防守。张宗禹捻军回师皖北，重占雉河集，与苗沛霖声势相联。六月初四日，苗沛霖在凤台外围邱维城的内应下，攻克寿州，杀知州毛维翼。七月初六日，苗沛霖将进攻蒙城的张建猷部调出，进援怀远县城，大败清军，临淮吃紧。九月十一日，僧格林沁前敌陈国瑞会同总兵郭宝昌、副将康锦文、参将骆得胜进援蒙城，为苗沛霖击败，康锦文受伤，兵勇死伤800余人。十月二十一日，李世忠遣李显爵攻蚌埠，苗沛霖部将张士端献城以降。十月二十六日，唐训方湘军攻克怀远，苗沛霖弟希年、侄长春被杀。同日，僧格林沁督傅振邦、陈国瑞、王万清诸军在蒙城与苗家军激战，苗家军溃败，苗沛霖死于乱军中，蒙城之围遂解。二十九日，陈国瑞挥师南向，与李世忠部攻占凤台，苗沛霖妻徐氏、儿子连生被杀。其后数日，寿州、颍上、正阳关等地苗家军余部都投降清军。历经十余载的苗沛霖集团覆灭了。

苗沛霖从咸丰三年（1853年）投笔从戎，到同治二年（1863年）十一月覆灭，前后达10余年之久。在这10余年间，苗沛霖组建了一个军事集团，割据皖北，时而投靠清廷时而举起抗清大旗，经历十分复杂。结合学者池子华的研究，苗沛霖军事集团的活动大致可分为四个时期。

苗沛霖虽然绰号是“小周瑜”，但他最崇拜的人是曹操。他在与部下闲聊时，往往流露出“极慕曹操之为人”的内心想法，又自比用兵如诸葛亮，称呼部下为五虎将，并把“淮南称王”挂在嘴边。当时蒙城练总李南华屡次劝他北上勤王，他不以为然，还常对李南华说：“现今英雄，独使君与操耳！”李南华假装听不懂，然后就和他绝交。

苗沛霖在称王后第一个攻打的地方是寿州，其理由除了“寿州擅杀案”外，还有他与寿州豪绅孙家的“私忿”。一般史料中记载是因为苗沛霖举止粗野，受到孙家泰鄙视，咸丰九年（1859年）孙家泰的从弟孙家鼐考中状元，只有苗沛霖不去祝贺（也有说法是苗沛霖去祝贺但孙家不纳，或准备入城祝贺时不许其带大量随从）。一些口述史料则称是苗沛霖的父亲早年在孙家当佃户，有一年新年，孙家让佃户来家里伺候，苗父有病不能来，苗沛霖代父前来，孙家本来以秀才之礼邀至客厅接待，苗沛霖说他是代父来伺候东家的，孙家便让他滚到外面干活，苗沛霖遭此羞辱，发誓报仇。还有传说称苗家和孙家有亲戚关系，孙家鼐中状元时苗沛霖也带去了贺礼和匾额，但在客宴时没看到自己的匾额，后来在孙家厨房找到，于是苗沛霖受到奇耻大辱，发誓报仇。总之，由于两家宿怨，苗沛霖在占领寿州后就杀了孙家泰及大量孙家人，并刨了孙家祖坟。

据说苗沛霖获得军饷的办法之一是将俘获的女子聚集一处，组织她们卖身，所得的钱就拿来充当军饷。

苗沛霖有一副亲笔对联传世，内容是：“什么天主教，敢称天父天兄，丧天伦，灭天理，竟把青天白日搅得天昏，何时申天讨天威，天才有眼；这些地方官，尽是地痞地棍，暗地鬼，明地人，可怜福地名区闹成地狱，到处抽地丁地税，地也无皮。”表达了他既不满清朝统治、也不认同太平天国的内心想法。

（以上内容来源）

苗沛霖有《秋宵独坐》《画石两首》《书怀》《感怀》《满江红》五首诗词传世。其中《秋宵独坐》为他早年作品，中有“我自横刀向天笑”一句，后来广为流传的“谭嗣同绝命诗”（狱中题壁）或直接化用此句。

关于苗沛霖的军事组织，大致了分为“东练”和“西练”，其下有“旗”“营”的编制。“东练”的地盘为寿州、凤阳、宿州、灵璧、蒙城、怀远，分置五旗，由徐立壮、邹兆元、张建猷、管致中、刘兰馨统领；阜阳、颍上、霍邱以及豫东南的光州、固始、新蔡、息县等地为“西练”，下辖十二营，分别由牛允恭、吴正谊、朱鑫、王金奎、董志诚、邓林松、林济川、祝兰芳、潘垲、杨天林、郭扬辉、李道南管辖（后增加赵春和、倘贯金两营，扩编为十四营）。王永年为“西练”的“正旗总”。但关于其麾下兵力，史料却有不同说法：

苗沛霖在称王的同时曾致袁甲三等人信函，中称自己的兵力“已逾十万”，苗沛霖军事集团覆灭时，他麾下势力最大的部将潘垲归顺清军，据说引发十余万人倒戈，因此十多万兵力的说法应更可靠。

关于苗沛霖的下落问题，史料记载不一。概括起来，一说“死”，一说“逃”。而主“死”者中，苗沛霖被谁所杀又有争议。其说法有以下几种：

根据学者池子华考证，第三说更接近事实。