12 августа 1877 г. Н.Д. Артамонов направил в тыл противника болгарского воеводу Симо Соколова, участника сербско-турецкой войн 1876 г., который окончил офицерские курсы в Белграде и имел чин поручика сербской армии. Он должен был разведать расположение, численность неприятельских войск и их продвижение в сторону Видина, Враца, Софии, Орхании, Татар-Пазарджика и Филигшополя. Для подготовки к очередному штурму Плевны русскому командованию нужны были подробные сведения о намерениях противника и подкреплениях, направляемых в Плевну. Потеря Ловсча осложняла действия русских войск не только в предстоящем наступлении на Плевну, но и создавала опасность для обороны Тырнова и Шипки. Перед командованием стояла задача обеспечить тыл войск Западного отряда. Для этого необходимо было выбить турок из Ловеча, а для успешной операции нужны были новые данные о районе Ловеча.
Направляя Симо Соколова на разведку в глубокий тыл неприятеля, полковник Артамонов 10 августа издал инструкцию для руководителей болгарских чет в части задач, стоявших перед ними при организации разведывательной деятельности. По своему содержанию инструкция в основном напоминала положения свидетельства, которое выдавали руководителям болгарских чет. Здесь, только в более развернутом виде, отмечались цели и задачи чет в сборе информации и указывалось лицо, через которое необходимо было передавать для штаб-офицера над вожатыми разведывательные сведения.
Воевода должен был в «письменном рапорте» изложить собранные сведения и немедленно доставить их по назначению с посыльным. За точную информацию руководители чет получали вознаграждение из штаба армии.
О шести таборах и 400 башибузуках, находившихся в Ловече и направлявшихся в сторону Плевны, доносил Георги Стойкое. 26 августа Г.Д. Начович писал из Тырнова одному из организаторов болгарских разведывательных чет, Н.Г. Ка-бакчиеву, о необходимости получении сведений об отступлении турецких войск в районе Ловеча и Плевны. В этом же письме он спрашивал о новостях из Габрова относительно войск Сулейман-паши (
Русское командование приняло решение покончить с Плевной, не дожидаясь подхода подкреплений. Положение под городом осложнялось еще и тем, что он не был полностью блокирован. По софийскому шоссе, вдоль которого турками был создан ряд сильно укрепленных опорных пунктов, к Осман-паше постоянно прорывались подкрепления и обозы с продовольствием и боеприпасами. 22 августа Ловеч — сильный редут в 15 км от Плевны, окруженный окопами и с гарнизоном в 4 тыс. человек при 6 орудиях, — был взят штурмом 32-тысячным отрядом генерал-майора князя А.К. Имеретинского при 98 орудиях.
24 августа к русской армии, стоявшей под Плевной, присоединились 32 тыс. румын при 108 орудиях во главе Карлом Гогенцоллерном. Русскорумынские силы благодаря этому возросли до 84 тыс. человек при 424 орудиях. В Плевне у Осман-паши находилось 36 тыс. человек при 72 орудиях. 25 августа на военном совете было принято решение штурмовать город, чтобы избежать зимней кампании. На следующий день началась артиллерийская подготовка. Четыре дня обстрела не дали практически никаких результатов. Бастионы остались неразрушенными, город и поля перед укреплениями были заваленными сотнями неразорвавшихся русских снарядов. Штурм был организован из рук вон плохо, вновь проявилось отсутствие должной системы управления войсками. Фактически в атаке участвовали только 39 батальонов, остальные 68 были оставлены в резерве. Потери неподготовленного штурма составили у русских 12 700 человек, у румын — свыше 3 тыс. человек. Потери турок не превышали 3 тыс. человек.
1 сентября Александр II собрал военный совет, на котором практически все военачальники во главе с главнокомандующим высказались за отступление за Дунай и прекращение кампании до следующего года. Однако император при поддержке Милютина отказался принять это предложение, которое, во-первых, не соответствовало военно-стратегической обстановке, во-вторых, привело бы к существенному падению престижа России на международной арене, а императорского правительства — в стране, и, наконец, последствия вывода русских войск за Дунай грозили неисчислимыми бедствиями для болгарского народа.
8 сентября Н.Д. Артамонов направил своего лазутчика Константина Фаврико-дорова в Плевну, который 24 сентября прислал подробные данные о численности армии Осман-паши, о проводившихся в крепости восстановительных работах и о ее продовольственных запасах.