Генерал-лейтенант Бебутов, получив донесения разведчиков о том, что из турецкого военного лагеря у Хаджи-вали по дороге на Карс потянулись многочисленные обозы, пришел к выводу, что Анатолийская армия будет наступать. Командир Отдельного корпуса решил атаковать ее на марше. К тому времени Александропольский отряд насчитывал 18 тысяч человек при 64 орудиях и 16 ракетных станках. Оставив тылы под охраной саперного батальона, двух казачьих сотен при 16 орудиях, отряд двинулся вперед, перед рассветом 24 июля вышел походной колонной на дорогу, которая вела к селению Мешко. Командующий поставил в авангард пять конных сотен, остальную же кавалерию оставил в арьергарде. Марш совершался ночью, и потому в случае внезапного нападения врага пехота могла прикрыть собой конницу. Ни Бебутов, ни Зариф-Мустафа-паша не имели достоверных сведений о планах друг друга.
Александропольский отряд успел отойти от лагеря всего на три версты, когда со стороны Хаджи-вали показался авангард Анатолийской армии. Рассвет 24 июля застал противников в развертывании боевых порядков. Турки первыми взошли на гору Караял и стали с ее вершины из двух орудий обстреливать тыл и фланг русского отряда. Но за дальностью пушечная пальба не приносила урона. Вместе с тем эта высота господствовала над местностью и с нее можно было легко перерезать дорогу к близкому Александрополю. Верно оценив значение горы Караял, Бебутов решил отбить ее у неприятеля во что бы то ни стало. Он отправил на штурм горы почти треть своей пехоты с кавалерией под командованием генерал-лейтенанта Белявского.
Двигавшаяся вперед беглым шагом, без выстрелов, русская пехота штыковым ударом опрокинула авангард колонны Измаил-паши и погнала ее назад. Такой поворот событий в долине заставил турецкие штуцерные батальоны покинуть гору Караял, чтобы не быть отрезанными от главных сил. К восьми часам утра случилось то, чего никак не мог ожидать султанский главнокомандующий, – правая колонна Анатолийской армии пришла в обратное движение.
Когда Керим-паша задумал обойти русских с фланга и зайти им в тыл, генерал Бебутов решил сыграть на опережение, то есть ударом в центр вражеских боевых порядков разбить и вторую неприятельскую колонну. Вперед пошла Кавказская гренадерская бригада. Ей противостояло 20 пехотных таборов, построенных в три боевые линии.
В девять часов утра сражение при Кюрук-Дара уже завершалось. Колонна Измаил-паши, преследуемая русскими, поспешно продолжала отступление с поля битвы. Другая неприятельская колонна в своих главных силах тоже была разгромлена и начала отход, пытаясь обороняться от наседавших войск русских.
Русский командующий организовал преследование отступавших. Но оно прекратилось уже в час дня из-за чрезмерной усталости людей и лошадей. А до походного лагеря Анатолийской армии оставалось еще 10 верст. Туда доскакали только охотники князя Лорис-Меликова и несколько сотен азербайджанской милиции. Остальные войска с дороги вернулись на поле битвы при Кюрук-Дара.
В результате семичасового ожесточенного сражения Анатолийская армия оказалась разгромленной. Кровопролитная баталия в горах шла на расстоянии пяти верст. Люди с той и другой стороны дрались в зной, духоту, при отсутствии питьевой воды. Изнемогали не только люди, но и кони.
Потеряв 3 тысячи убитыми, 2 тысячи пленными (среди них оказалось много раненых) и 15 орудий, турецкие войска, не задерживаясь в своем лагере, бежали в Карскую крепость под защиту ее стен. В ходе бегства султанская армия побросала большое число ручного оружия, в том числе немало новейших дальнобойных штуцеров, которыми союзные Стамбулу Англия и Франция одарили анатолийцев.
Русский отряд тоже понес серьезные потери, хотя они оказались во много раз меньше неприятельских. В сражении при Кюрук-Дара погибли 21 офицер и 579 нижних чинов, ранения получили 2455 человек.
Разгром турецкой армии дался воинам-кавказцам с большим трудом. Не случайно газета «Кавказ» подчеркнула: «Османцы показали такое сопротивление, какого никогда не видали от них старые служаки». Сражение было весьма ожесточенным. Генерал Бебутов в своем рапорте подчеркивал: «Турки оказывали такое сопротивление, какого старые служивые никогда еще за ними не замечали».
Сражение при Кюрук-Дара против турецкой Анатолийской армии стало венцом в полководческой биографии Василия Осиповича Бебутова. В нем он показал подлинное полководческое искусство видения хода событий и руководства сражавшимися войсками.