Русское правительство поддерживало греческих повстанцев, а когда они стали терпеть поражение, бросила им на помощь свою армию и флот. 26 апреля император Николай I издал манифест о войне против Турции. В мае русская армия вторглась в Молдавию и Валахию, заняла Яссы и Бухарест и вышла к Дунаю. В июне пали основные турецкие крепости на Дунае, и армия фельдмаршала Витгенштейна вторглась в Болгарию. 13 июля передовой русский отряд генерала графа Сухтелена осадил Варну, но после нескольких вылазок гарнизона вынужден был отступить. Позднее русские войска осадили Варну и Силистрию. На Кавказе 28 августа армия под командованием генерала Паскевича штурмом взяла крепость Ахалцих, треть гарнизона которой погибла в бою. 9 сентября пал Баязет.
К концу осени на Балканах удалось овладеть Варной, но осада Шумлы и Силистрии окончилась неудачно. Русское командование приняло решение продолжить боевые действия на Балканах, чего турки не ожидали 11 февраля отряд генерала Гейсмара занял крепость Турно, а 27 февраля десант под командованием контр-адмирала Кумани взял Созополь, который турки безуспешно пытались отбить 19 мая возобновилась осада Силистрии. 12 июня армия фельдмаршала Дибича разбила войско великого визиря у деревни Кулевчи под Варной. После этого гарнизон Силистрии 30 июня капитулировал.
На Кавказе же 9 июля пал Эрзерум. В 20-х числах июля русские войска спустились с Балканского хребта и нанесли тяжелые поражения туркам у Дервиш-Джевана, Келлерера и реки Инжакиой. 24 июля они овладели портом Бургас. На следующий день часть армии великого визиря была разбита у города Айдос отрядом генерала Ридигера. Главные же силы турок были почти полностью уничтожены Дибичем при взятии Сливена 12 августа. Путь на Константинополь был открыт.
19 августа русским войскам сдался Адрианополь, а 21 августа — Люли-Бургаз. 14 сентября турки вынуждены были подписать Адрианопольский мир. Россия получила устье Дуная и крепости Ахалкалаки и Ахалцих в Закавказье. Черноморские проливы открывались для торговых судов всех стран, а Греции султан предоставил широкую автономию (фактически — независимость).
После поражения в Крымской войне 1853–1856 годов, согласно Парижскому мирному договору, Россия лишилась права держать военный флот на Черном море и вынуждена была временно отказаться от проведения активной политики по отношению к Турции. Только после аннулирования ограничительных статей Парижского трактата в 1871 году русское правительство начало всерьез думать о реванше и восстановлении роли Российской империи как защитницы и покровительницы славян Балканского полуострова, страдавших от турецкого гнета. Вскоре удобный случай представился.
В 1876 году в Болгарии вспыхнуло восстание против турок, которое турецкие войска подавили с невероятной жестокостью. Это вызвало возмущение в европейских странах и особенно в России, считавшей себя покровительницей христиан Оттоманской империи. После того как Турция отклонила Лондонский протокол, подписанный 31 марта 1877 года Великобританией, Россией, Австро-Венгрией, Францией, Германией и Италией и предусматривающий демобилизацию турецкой армии и начало реформ в балканских провинциях Оттоманской империи, новая русско-турецкая война стала неизбежной. 24 апреля император Александр II подписал манифест о войне с Турцией. В тот же день 275-тысячная русская армия с 1250 орудиями перешла пограничный Прут и вошла в Румынию, ставшую союзницей России. 27 июня главные силы переправились через Дунай.
На европейском театре турки первоначально могли противопоставить неприятелю только 135-тысячную армию при 450 орудиях. Имелось также несколько десятков тысяч иррегулярной кавалерии — башибузуков, однако они годились только для борьбы с болгарскими партизанами и репрессий против мирного населения, а не для сражений с русской регулярной армией. На Кавказе 70-тысячной русской армии противостояли примерно равные по численности турецкие войска.
Русскими войсками на Балканах командовал великий князь Николай Николаевич, а турецким — Абдул-Керим Надир-паша. План русского командования заключался в быстром движении к Адрианополю, чтобы угрозой Стамбулу (Константинополю) заставить турок прекратить сопротивление. Однако быстрого победного марша через Балканы не получилось. Не были учтены как трудности движения по горной местности, так и возможные контрмеры. 7 июля отряд генерала Гурко занял Тырново и двинулся в обход Шипкинского перевала. Опасаясь окружения, 19 июля турки оставили Шипку без боя. 15 июля русские войска взяли Никополь. Однако большая турецкая армия под командованием Османа-паши, ранее дислоцировавшаяся в Видине, вошла в Плевну, угрожая правому флангу и коммуникациям русской армии. 20 июля не увенчалась успехом попытка отряда генерала Шильдер-Шульднера выбить турок из Плевны. Без овладения этой крепостью русские не могли продолжать наступление за Балканский хребет. Плевна стала центральным, пунктом где решался исход кампании.