Форсировав Дунай, русская армия в конце июня вступила на болгарскую территорию и захватила стратегическую инициативу. Передовой отряд генерала И. В. Гурко занял важнейший Шипкинский перевал через Балканский хребет. Но 19 июля, опередив русских, в крепости Плевна – главном узле дорог Северной Болгарии, засел самый талантливый из турецких военачальников Осман-паша, совершивший марш-бросок от границ Сербии. Оставлять крупную турецкую группировку в тылу представлялось опасным и основные силы русской армии начали осаду Плевны. Три ее штурма окончились неудачей. По просьбе русского командования под Плевну прибыли румынские войска. Для руководства фортификационными работами приехал военный инженер, герой обороны Севастополя Э. И. Тотлебен. Тем временем в течении почти пяти месяцев русские вместе с болгарскими ополченцами героически обороняли Шипку от пытавшихся прорваться через перевал в Северную Болгарию войск Сулеймана-паши, переброшенных из Черногории. 10 декабря Осман-паша, исчерпав возможности сопротивления, предпринял отчаянную попытку вырваться из Плевны. Операция не удалась и турки сложили оружие. Русское командование, вопреки существовавшим канонам, решило развернуть зимнее наступление в горах. Генерал М. Д. Скобелев, пройдя через Балканские горы, вышел в тыл турецким частям, защищавшим выходы из Шипкинского перевала, и 8–9 января 1878 г. под Шейново разгромил их. Началось широкое наступление русских войск по всему Балканскому театру военных действий. 20 января был занят Адрианополь. Русская армия, как и в 1829 г., вышла на подступы к турецкой столице. 31 января 1878 г. в Адрианополе были подписаны перемирие и «Основания мира», включавшие максимум русских требований.
Еще летом 1877 г. Горчаковым были намечены первоначальные проекты мира с Турцией в зависимости от военной и международной ситуации. Достигнутые к концу года военные успехи позволили, как казалось, требовать большего. В правящих кругах усилилось влияние сторонников активной политики с целью возрождения былого внешнеполитического могущества России. Составление проекта мирного договора было поручено ярому проводнику такой политики Н. П. Игнатьеву, послу в Турции. Энергичный и чрезвычайно ловкий дипломат Игнатьев имел свою программу решения балканского вопроса. Будучи горячим сторонником идеи союза балканских стран, он считал, что только Россия является защитницей славян и нельзя допускать влияния на Балканах какой-либо другой державы, в особенности Австро-Венгрии. На Стамбульской конференции, где впервые официально была провозглашена необходимость изменения границ Европейской Турции, русский посол играл главную роль. В проектах переустройства владений султана Игнатьев шел значительно дальше опытного и осторожного Горчакова, стремившегося придерживаться решений Стамбульской конференции и договоренностей с Веной. В проектах Игнатьева содержалась идея обретения балканскими странами экономической независимости, чтобы успешно противостоять австрийской экспансии. Для этого предполагалось включение в их новые границы плодородных земель, портов, важных экономических центров и путей сообщений. Международная обстановка заставляла Петербург спешить с заключением перемирия и мира – венский и лондонский кабинеты, напуганные успехами русских, выступили с заявлениями о том, что договор между Россией и Турцией должен быть одобрен всеми державами, так как затрагивает общеевропейские интересы. Царское правительство приняло решение заключить предварительный (прелиминарный) мир, дав согласие представить те его статьи, которые касаются интересов держав, на обсуждение международной конференции (конгресса). В тот же день, 17 января 1878 г., на совещании у Александра II получил одобрение представленный Игнатьевым проект мирного договора, и Игнатьев отправился в Адрианополь для ведения переговоров с турками. Не успели они начаться, как 14 февраля Англия, где пресса и правительство трубили о намерении России захватить Балканы и Проливы, ввела в Мраморное море семь новейших броненосцев. В ответ русские войска продвинулись к Стамбулу и расположились в 12 км от него, в местечке Сан-Стефано. Туда же была переведена Главная квартира, и там продолжались переговоры о мире. 3 марта 1878 г., когда был подписан прелиминарный договор, английская эскадра бросила якорь в виду турецкой столицы.