Для выяснения всех подробностей предположенного движения к начальнику Баязетского отряда генерал-майору Суслову главнокомандующий командировал князя Александра Михайловича. Князь с летучим отрядом пробрался через хребет Ах-Булаг к Суслову и, по выполнении приказаний генерала Муравьева, вернулся обратно в с. Тикму. Немедленно было послано генералу Суслову приказание о наступлении за Соганлуг и для совокупных действий с Баязетским отрядом под начальством князя Александра Михайловича был послан авангард, в составе 12 эскадронов драгун, 111/2 сотен казаков и милиции, при 8 орудиях и 8 ракетных станках. Перейдя Аракс вброд, князь завязал перестрелку с башибузуками; с приближением же пехоты Баязетского отряда, неприятель намерился бросить свою позицию. По мере движения кавалерии вперед турки постепенно оставляли позицию. Вследствие нерешительности генерала Суслова турки ускользнули из наших рук и 30 июня войска наши возвратились в сел. Тикму. Во время блокады Карса князю был поручен новый отряд из 8 эскадронов Нижегородского драгунского полка, сборного линейного казачьего № 2 полка, 2 сотен мусульманского № 1 полка и донской казачьей № 7 батареи. Отряд этот сначала расположился близь с. Хопанлы, а потом, вследствие уменьшения блокадной линии, передвинулся к дер. Бозгала. Карс был плотно окружен нашими войсками, и туркам оставалось единственное средство – выслать совсем из крепости кавалерию, так как фуражировки для кавалерии в окрестностях Карса стали невозможными. В 10 часов вечера 22 августа началось с этой целью движение турок через Самаватскую долину перевала Кизил-Гедука. Но, благодаря принятым заранее князем Александром Михайловичем мерам и дружному натиску русской кавалерии, турки были отброшены назад, и та часть их, которой не удалось укрыться за стенами Карса, была окончательно рассеяна и разбита, оставив в наших руках 206 пленными, из коих 2 штабс-офицера, 19 обер-офицеров; кроме того до 400 лошадей, 3 значка и много разного оружия.
Однако гарнизон Карса все-таки не сдавался в виду слухов, что в сел. Пеняк подвезены значительные запасы продовольствия и что сильный отряд под командой Али-Паши намерен доставить сквозь блокадную линию транспорты в Карс. Главнокомандующий решился исследовать справедливость доходящих слухов и в ночь с 28 на 29 августа выслал отряд из пехоты, под начальством генерал-лейтенанта Ковалевского, и кавалерии, вверенной князю Александру Михайловичу. Соединенные силы пехоты и кавалерии, совершив переход более 50-ти верст, прибыли в Агджакала, а оттуда, по горным оврагам и перевалу Аллах-Экбер, к Пеняку; отряд прибыл за два часа до сумерек. По убеждению князя Александра Михайловича, генерал Ковалевский согласился немедленно атаковать неприятеля. Начался бой; турецкий отряд был совершенно рассеян, потеря неприятеля состояла из пленных: Али-паши, одного офицера и 48 нижних чинов; убитых было около 300 человек, было отбито также одно знамя, два эстандарта, 4 горных орудия, 68 вьючных зарядных ящиков и 55 патронных, весь лагерь, разные планы и бумаги, множество оружия, лошадей, скота и имущества. С этими трофеями соединенный отряд снова возвратился в Бозгалы.
Вскоре по приезде князя в главный лагерь назначен был штурм Карса. По диспозиции князь должен был соединиться с колонной генерала Ковалевского у сел. Татлиджа. В 12 часов ночи всем войскам предписано было двинуться на указанные места. С рассветом 7 сентября бой закипел по всей линии. С самого начала штурма на левом фланге мы понесли большие потери: оба начальника колонн, генерал-лейтенант Ковалевский и князь Гагарин после тяжких ран вынесены были из поля битвы, полковник Шликевич убит, Неелов и полковник Рудановский ранены, все батальонные командиры и большая часть офицеров перебиты; войска были расстроены и все части перемешаны. В этот критический момент князь Александр Михайлович принял начальство над колонной Ковалевского. С трудом князь собрал расстроенные части, привел их в некоторый порядок и выстроил свои войска под защитой обсервационной горы. По приказанию главнокомандующего вскоре три дивизиона драгун были передвинуты к с. Шорах. Пока описанные действия происходили на левом нашем фланге, на правом кипел упорный бой. Наконец, нашим войскам приказано было отступать. Князю поручено было остаться последним на позиции и отступать чрез сел. Шорах к Татлиджа, а оттуда в Бозгалы, что он выполнил.
12 ноября князь Александр Михайлович был потребован к главнокомандующему, который объявил ему о приезде капитана Тизделя с предложением о сдаче Карса. Главнокомандующий поручил полковнику фон Кауфману и князю Александру Михайловичу составить проект условий капитуляции. 15 ноября прибыл в главную квартиру мушир турецкой армии Васиф-паша и была подписана капитуляция Карса, а 16 ноября наши войска вступили в город и крепость.