Обострилась ситуация и на Кавказском театре военных действий. Там 3 октября 1877 г. началось Авлияр-Аладжинское сражение. Главные силы корпуса генерала Лорис-Меликова атаковали турков с фронта (в районе горы Авлияр), а отряд генерала И.Д. Лазарева обошел правый фланг обороны противника у селения Базарджик. Заняв Авлияр, русские войска окружили турецкие на аладжинских позициях. Из окружения смог вырваться лишь небольшой отряд под командованием главнокомандующего турецкой армией в Закавказье Мухтар-паши, отступивший к крепости Карс. Убитыми и ранеными турки потеряли 5–6 тыс. человек, около 8500 человек сдалось в плен (в том числе 2 дивизионных генерала и 250 офицеров), 3–4 тыс. турецких солдат дезертировали. Победителями были захвачены 2 знамени, 35 орудий, 8 тыс. винтовок и карабинов. Русские потеряли 202 человек убитыми и 1240 ранеными. В этом сражении впервые в русской армии для управления войсками была применена телеграфная связь. Преследуя противника, русские вновь вышли к Карсу и начали осаду этой сильнейшей в Закавказье турецкой крепости. В ночь с 5 на 6 ноября 1877 г. пятью колоннами осаждающие пошли на штурм и овладели городом.
На Балканах в октябре русская армия продолжала стягивать кольцо блокады вокруг Плевны. Овладев укреплениями противника под Горным Дубняком, Телешем и Дольним Дубняком, отряд генерала Гурко (в его состав входили и части русской императорской гвардии) сумел перерезать Софийское шоссе, по которому осуществлялось снабжение турецких войск в Плевне.
28 ноября 1877 г. терпящая лишения в полностью блокированной Плевне армия Осман-паши попыталась прорваться из города через позиции русской 3-й гренадерской дивизии (на реке Вид). После трудного боя, понеся тяжелые потери, противник вынужден был вернуться в Плевну и капитулировал.
Победа под Плевной знаменовала собой решительный перелом в войне. 1 (13) декабря 1877 г. Сербия, воодушевленная ею и оправившаяся после тяжелых поражений 1876 г., объявила войну Турции. Вскоре после этого русские войска двинулись на штурм балканских перевалов. Такого не ожидал никто. Даже признанный военный авторитет, начальник Большого имперского Генерального штаба Германии фельдмаршал Хельмут Мольтке, изучив обстановку на театре военных действий, предложил своим офицерам отложить на время оперативные карты, полагая, что зимой преодолеть Балканские горы невозможно. Иначе считал генерал Гурко. 23 декабря 1877 г., в условиях необычайно суровой зимы, его 70-тысячный Западный отряд 5 колоннами двинулся на штурм заснеженных гор. Шедшие впереди саперы вырубали ступени, по которым русские солдаты поднимались все выше. За собой они тащили разобранные на части пушки.
Турки знали о движении русских войск, но помешать им не смели, да и не могли. Когда солдаты Гурко оказались у стен Софии, противники в страхе бежали из города. 23 декабря 1877 г. произошло освобождение столицы Болгарии. В своей корреспонденции очевидец похода через Балканские горы, писатель Всеволод Крестовский, описал это событие: «
Через несколько дней, 27–28 декабря, произошло сражение при Шипке-Шейново. Войска Центрального отряда генерала Федора Федоровича Радецкого в боях у болгарского селения Шейново окружили и взяли в плен турецкую армию Вессель-паши (22 тысячи человек, 83 орудия). В сражении отличились генералы М.Д. Скобелев и Н.И. Святополк-Мирский. Еще одну победу над турками одержали союзные сербские войска. 29 декабря 1877 г. они овладели крепостью Ниш. В плен сдалось около 5 тыс. турок, сербы захватили 267 орудий (из них 26 – крупповских, новейших образцов), 13 тыс. винтовок, 780 револьверов, 8 млн патронов.