Прежде чем идти дальше на Адрианополь, Дибич решил уничтожить турецкую армию в Сливнах. Оставив у Айдоса большую часть корпуса Палена, он с корпусами генералов Редигера и Рота 28 июля пошел к Сливне. 31 июля Дибич разбил Халил-пашу при Сливнах, потеряв при этом убитыми 1 офицера и 12 улан. В плен было взято 500 турок, 6 знамен и 9 орудий. В общей сложности 35-тысячная русская армия в течение одного месяца разбила по частям 50 тысяч турок. После победы под Сливнами Дибич вернул армию в Айдос и 2 августа выступил оттуда на Адрианополь. Русская армия насчитывала к этому времени всего 25 тыс. человек. В шесть переходов по страшной жаре армия прошла 120 верст, потеряв от солнечного удара и различных лихорадок 5 тыс. человек. 6 августа авангард под командованием генерал-майора Жирова, пройдя за день 50 верст, подошел к местечку Хаили-Энеджи. Отсюда Жиров выслал дозорный отряд в 200 казаков по дороге к деревне Арнаутской, находившейся в четырех верстах от Адрианополя. На пути следования казаки встретили до 700 человек турецкой конницы, смело атаковали ее, опрокинули и гнали более пяти верст. В плен было взято 44 турка и захвачено знамя.
7 августа русская армия встала под стенами Адрианополя, со времен Святослава не видавших русских дружин. Дибич, совместно с начальником штаба армии генерал-адъютантом графом Толем, провели рекогносцировку расположения вражеских батарей, готовясь к штурму города. Город обороняли 10-тысячный турецкий корпус, 1000 человек конницы и до 2000 ополченцев. Однако потрясенные внезапным появлением русской армии, турки выслали парламентеров для переговоров о сдаче города. Дибич выдвинул ультиматум, чтобы все турецкие войска сложили оружие и сдали все имущество, принадлежавшее турецкому правительству. При условии выполнения этих требований Дибич разрешал турецкому гарнизону свободно отступить в направлении к Филиппополю или к Демотике. В противном случае, русская армия начинала общий штурм города. Срок ультиматума истекал через 14 часов, в 9 часов утра 8 августа. Не дожидаясь ответа турецкой стороны, Дибич отдал распоряжение в 5 часов утра начать подготовку к штурму. Передвижение русских войск произвело на турецких пашей настолько сильное впечатление, что в 7 часов они прислали своих парламентеров в надежде изменить условия ультиматума. Но Дибич твердо заявил парламентерам,
Пытаясь предотвратить поход русских войск на Константинополь, султан Махмуд II санкционировал начало переговоров о мире. Россия также стремилась к миру. Армия Дибича в Адрианополе насчитывала к моменту начала переговоров о мире всего 7000 человек. К тому же Николай I не ставил своей задачей захват турецкой столицы, что могло повлечь за собой распад Османской империи и новые международные осложнения. Целью российской внешней политики было лишь ослабление своего соседа. Для царской России было гораздо опаснее появление на месте Османской империи ряда независимых государств, в которых могло усилиться влияние Англии, Австрии и Франции.
Ведение переговоров о мире было возложено на Дибича. В помощь ему были назначены тайный советник граф Ф. П. Пален и генерал-адъютант А. Ф. Орлов. Турецкую сторону представлял главный хранитель финансов Османской империи Мехмед Садык-эфенди. Адрианопольский мирный договор был подписан 2 сентября 1829 г. Россия получала дельту Дуная, на Кавказе береговую полосу от устья Кубани до Поти, Ахалцихский пашалык с крепостями Ахалцик и Ахалкалаки. Порта отказывалась также от ранее завоеванных Россией территорий в Закавказье. Османская империя признавала права прохода русских и иностранных торговых судов через Босфор и Дарданеллы. Греция и Сербия получали право на автономию. Договором подтверждались права на автономию Дунайских княжеств. Уже после подписания мира генерал Гейсмар разбил у перевала Орхание отряд Мустафы-паши, который решил на свой страх и риск продолжить войну, и 17 сентября занял Софию.
Заслуги графа Дибича были отмечены орденами Св. Георгия 2-й степени и св. Андрея Первозванного. Дибич был пожалован также «прозванием вместе с потомством Забалканского», а 30 июня 1829 г. чином фельдмаршала. Черниговскому полку, шефом которого он был, приказано именоваться «фельдмаршала графа Дибича-Забалканского полком». 12 сентября Дибич получил ленту Св. Георгия.
Однако польская кампания 1830–1831 гг. несколько омрачила славу знаменитого фельдмаршала.