В России крайне болезненно восприняли тот факт, что сент-джеймский кабинет, не добившись согласия султана, все же направил в Мраморное море военную эскадру, которая оставалась там до весны 1879 г. Важнейшие интересы российского самодержавия по-прежнему сосредотачивались на проблеме Проливов и их судьбе в случае полного раздела Османской империи, казавшегося неизбежным и скорым после восточного кризиса 70-х гг. В Зимнем дворце не исключали, что при конфликте с Великобританией, ее флот опять появится в Проливах и, возможно, войдет в Черное море. Давнишнее стремление самодержавия захватить Босфор продолжало оставаться мечтой, несбыточной из-за недостатка внутренних ресурсов государства, его военно-морской и финансовой слабости. Сабуров во время бесед с Бисмарком считал вопрос о Проливах главным. Он надеялся получить согласие венского двора на захват Россией Босфора, предлагая взамен перераспределение сфер влияний на Балканах, при котором западная часть полуострова вошла бы в сферу австрийских, а восточная – с Болгарией – в сферу русских интересов. Александр II считал нужным требовать от Германии поддержки против английской оккупации Проливов. Гирс же видел решение проблемы Босфора и Дарданелл делом отдаленного будущего, а главную задачу видел в ограничении австрийской экспансии на Балканах. Он более трезво оценивал ситуацию и справедливо полагал, что проблема Проливов является общеевропейской проблемой, и ее решение зависит не только от Германии и Австро-Венгрии. Наиболее приемлемым было, по его мнению, сохранение принципа закрытия Проливов, признания которого следовало добиваться от Турции.
18 июня 1881 г. австро-русско-германский договор, наконец, был подписан Бисмарком и послами в Берлине Сабуровым и Э. Сечени. Подобно консультативному пакту 1873 г. он вошел в историю под названием Союза трех императоров. На самом деле он представлял собой соглашение о нейтралитете на случай возможной войны одной из договаривающихся сторон с четвертой великой державой. Это условие должно было выполняться «и в случае войны одной из трех держав с Турцией, но только если предварительно между тремя державами будет заключено соглашение, касательно результатов этой войны». Другими словами, Германия гарантировала себе нейтралитет России в военном конфликте с Францией, а Россия – нейтралитет Германии и Австро-Венгрии в военном конфликте с Англией и Турцией. Желая избежать разногласий между собой, три двора брали обязательства взаимно считаться с интересами друг друга на Балканах, обещая при этом, что «какие-либо изменения в территориальном статус кво Европейской Турции могут произойти не иначе, как по взаимному их согласию».
Из специального протокола, приложенного к договору, было видно, какие изменения имели в виду державы. Не возражая против аннексии Боснии и Герцеговины Австро-Венгрией в подходящий для нее момент, русское правительство добилось от Вены и Берлина согласия не препятствовать возможному в будущем объединению Болгарского княжества с Восточной Румелией (обеих частей Северной и Южной Болгарий), «если бы этот вопрос был выдвинут силой вещей». Протокол предусматривал также, что союзники должны были приложить все силы, чтобы не допустить оккупации Восточной Румелии или другой части европейских владений султана турецкими войсками, а их агенты на Востоке должны стараться уладить возможные разногласия. Одна из статей договора указывала, что три двора признают взаимную обязанность принципа закрытия Босфора и Дарданелл для военных кораблей и будут «сообща следить за тем, чтобы Турция не допускала исключения из этого правила».
Главный выигрыш от Союза трех императоров получала Германия. Она приобретала выгодную роль арбитра в непростых взаимоотношениях России и Австро-Венгрии. Предотвращалось франко-русское сближение и в известной мере стимулировалось англо-русское соперничество, что также было на руку Германии. Но Бисмарку не удалось сделать Союз наступательным против Франции. В 1884 г. при возобновлении Союза русское правительство заявило, что обязательство сохранения нейтралитета во время франко-германской войны трактуется им ограниченно и не распространяется на случай, если нападающей стороной будет Германия. Договор 1881 г. означал существенные преимущества для Австро-Венгрии. Он обеспечивал ее интересы в западной части Балкан – Боснии и Герцеговине, через которые пролегал путь к Эгейскому морю, к Салоникам – заветной мечте Габсбургов, а также связывал активность России на полуострове. Возобновление Союза давало и России определенные выгоды. Она получала известную гарантию против появления английского флота в Проливах. Союз знаменовал улучшение отношений России с Германией и смягчал австро-русские противоречия на Балканах. Наконец, предусматривались меры по предотвращению ввода турецких войск в Восточную Румелию и признавалась возможность создания единой Болгарии, которую в Петербурге видели в то время гарантом своей политики на Балканах.