9 июля 1810 г. русские главные силы подошли к Рущуку, а 10 июня осадили крепость Шумлу. Попытка турок снять осаду Рущука окончилась 26 августа несчастным для них сражением у Батина, после чего русские отряды заняли Систов, Белу, Тырнов и Орсову. 15 сентября 1810 г. сдались турецкие крепости Рущук и Журжа. После падения Рущука русская армия двинулась 9 октября вверх по Дунаю для овладения османскими крепостями вплоть до сербской границы. Никополь и Турно сдались без сопротивления, в то же время отряд генерал-майора графа Воронцова овладел Плевной, Ловчей, Сельви и разрушил их укрепления.
К началу 1811 г. отношения России и Франции настолько обострились, что предвещали близкую войну. Для усиления русских сил на западной границе Александр I приказал графу Каменскому отделить от его армии 5 дивизий, отправить их за Днестр, а с остальными войсками ограничиться обороной занятых крепостей. Вместе с тем ему предписывалось поспешить с заключением мира, но с непременным условием признания границы по реке Дунай и исполнения прежних требований России. Наполеон употреблял все усилия, чтобы воспрепятствовать заключению Турцией мира.
В марте 1811 г. Дунайская армия вверена генералу от инфантерии М. И. Голенищеву-Кутузову. Силы возглавляемой им армии уменьшились чуть ли не наполовину (после переброски на западную границу 5 дивизий осталось около 45 000 человек), в то время как османская армия к весне 1811 г. увеличилась до 70 000. Ввиду этого Кутузов признал необходимым действовать с особенной осторожностью и, как он выразился, «держаться скромного поведения».
При этом 1 сентября 1811 г. он сам осадил укрепленный османский лагерь, устроив линию редутов, примыкавшую флангами к Дунаю. У Кутузова созрел отважный план: он решил переправить часть своих войск на правый берег, отбросить остававшуюся там часть османской армии и таким образом отрезать у визиря его сообщения. 1 октября русский отряд в 5 тыс. пехоты, 2,5 тыс. конницы и 38 орудий переправился на правый берег Дуная. 2 октября на рассвете русские внезапно атаковали остававшиеся там османские войска, которые, поддавшись паническому страху, бежали частью в Рущук, частью к Разграду. Отряд, выставив на правом берегу свои батареи, стал громить лагерь визиря. Визирь немедленно обратился к Кутузову с просьбой о перемирии, но, не дождавшись ответа, ночью переплыл на лодке в Рущук. 3 октября русская дунайская флотилия окончательно прервала сообщения с правым берегом, и остатки османской армии за истощением всех припасов поставлены были в отчаянное положение. 10 и 11 октября 1811 г. Туртукай и Силистрия заняты частями 15-й дивизии. В то же время и действия против другой турецкой армии шли успешно и завершились ее отступлением к Софии.
В результате искусных дипломатических действий М. И. Кутузова османское правительство склонилось к подписанию мирного договора, который заключен 16 мая 1812 г. в Бухаресте. К России переходила восточная часть Молдавского княжества – территория Пруто-Днестровского междуречья, получившая затем статус Бессарабской области. Граница в Европе переносилась с реки Днестр на Прут до его соединения с Дунаем, обеспечивалась свобода русского торгового судоходства по этой реке. Дунайские княжества возвращались Турции, но подтверждалась их автономия, дарованная на основе Кючук-Кайнарджийского (1774) и Ясского (1791) мирных договоров. Сербии предоставлялась внутренняя автономия и право сербским чиновникам собирать налоги в пользу султана. В Закавказье Турция признала расширение русских владений, но ей возвращалась крепость Анапа.