После разведывательной вылазки отряда генерала П. К. Сухтелена к Варне, где находился 15-тысячный гарнизон, П. X. Витгенштейн сосредоточил основные силы (до 35 тысяч человек) под крепостью Шумла (город Шумен), где находилась ставка Хюссейн-паши (до 40 тысяч человек). Русский лагерь был разбит на высотах перед Шумлой. Здесь находился и Николай Павлович вместе со своим младшим братом. Бои шли с переменным успехом. Николай иногда попадал под огонь, награждал отличившихся воинов в бою и все больше убеждался в ошибочности принятого плана. Позиции турок под Шумлой оказались слишком сильными. Витгенштейн не смог выманить Хюссейн-пашу в открытое поле для сражения, атаковать же крепость не решился. 8 (20) июня он направил основные силы под Варну, куда уже из Анапы подошел Черноморский флот под командованием адмирала А. С. Грейга: шесть линейных кораблей, три фрегата, два бомбардирских судна. Флот принял участие в бомбардировке Варны и захватил 14 вспомогательных турецких судов. 21 июля (2 августа) в Варну выехал и Николай Павлович. Через три дня трудного и опасного перехода его отряд достиг высот, окружавших Варну, где уже находились войска А. С. Меншикова. Через несколько дней император неожиданно прибыл на фрегате в Одессу, где его ожидала супруга. Император был верен себе. Он не любил долго оставаться на одном месте, да и день рождения супруги, пусть с небольшим опозданием, он все же хотел отметить. 21 августа (2 сентября) на фрегате «Флора» Николай Павлович отбыл назад к Варне, но буря заставила корабль вернуться в Одессу. Тогда на коляске вдвоем с А. X. Бенкендорфом и в сопровождении ничтожного конвоя император преодолел 200 верст по руминской земле. Появление его в лагере под Кюстенджи (Констанца) вызвало восторг. Как пишет А. X. Бенкендорф, «нам подали хороший суп и постлали хорошие постели»{1034}
. В Каварне Николай снова пересел на фрегат «Флора», и 27 августа судно бросило якорь посреди русской эскадры у Варны, мечети которой уже были повреждены русскими ядрами.Штаб-квартирой императора стал линейный корабль «Париж». Каждое утро Николай прибывал в осадный лагерь, а на ночь возвращался на корабль, стоявший на рейде. Между тем осада продолжалась без особых успехов. Под бастионы подводились мины, после взрывов образовывались бреши, удобные для штурма. Приходилось отбивать и попытки турок деблокировать крепость. Присутствие Николая Павловича в армии оказывало двойственное влияние. В какой-то степени это мешало единоначалию и привносило суету. Не случайно многочисленную свиту, сопровождавшую Николая, полевые офицеры прозвали «золотой ордой». В конце августа положение начало меняться. На театр военных действий подошла русская гвардия. После почти трехмесячной осады, 29 сентября (11 октября), сильнейшая турецкая крепость на побережье капитулировала. На следующий день сдалась и цитадель. В общей сложности в плен сдалось 6 тысяч турок.
30 сентября (12 октября) состоялась торжественная церемонии награждения отличившихся{1035}
. Граф М. С. Воронцов получил шпагу с алмазами и благодарственный рескрипт.На корабле «Императрица Мария» Николай Павлович отправился в Одессу. Его ждало очередное испытание морской стихией. Только чудом корабль не выбросило на турецкий берег. Позднее император приказал при строительстве нового одноименного корабля вделать кусок старого форштевня в дубовый форштевень нового судна в память того, что было пережито в октябре 1828 года. Новый корабль «Императрица Мария» был флагманом П. С. Нахимова в Синопском бою.
Овладение Варной стало главным стратегическим успехом кампании 1828 года. После этого большая часть сил 2-й армии ушла на зимние квартиры за Дунай. Тем не менее турецкой армии удалось, как и планировалось, удержать русскую армию между Дунаем и Балканским хребтом. Изнурительная война явно затягивалась.