Подкреплений долго не будет. Радецкому доложили о появлении турок на другом направлении, и он бросил помощь туда. Весь шум, как оказалось, производил небольшой отряд башибузуков, но маршируя, резервы ушли слишком далеко от отряда Столетова. Отряд на Шипке должен был несколько дней продержаться в одиночестве. И он держался.
9 августа турки опробовали импровизированную крепость на зуб. 20 батальонов, выкрикивая мусульманские лозунги, бросились на защищаемую русскими высоту Святого Николая с южной стороны перевала. Мины они сняли собственными телами, град пуль и орудийные снаряды опустошили ряды атакующих. Турки отступили — а потом бросились в атаку снова. Так они атаковали 9 раз за 9 часов.
Сулейман-паша намеревался взять перевал любой ценой:
Отдельной бедой русско-болгарского отряда стал недостаток воды. Турки держали под обстрелом ручей, которым до сих пор пользовались на высотах, так что драгоценной влаги постоянно недоставало. Тем не менее все штурмы удалось отразить. Потери славян в первый день были умеренными: около 250 убитых и раненых. Однако снаряды тратились с пугающей скоростью: их уже расстреляли до половины.
Алексей Попов, «Защита Орлиного гнезда орловцами и брянцами»
Русские и болгары были уверены, что следующий день окажется для них последним. О сдаче, однако, никто не помышлял. 10 числа турки не лезли на приступ, стараясь найти удобные исходные позиции для атаки. Они установили батареи на холмах, которые русские и болгары по своему малолюдству не заняли. Между тем Столетов получил ценнейшую помощь: пришел Брянский полк. Турки также получили подкрепление и приготовились снести русско-болгарский отряд с высот.
Атака 11 августа стала жесточайшей. Турки напали сразу с нескольких сторон, пытаясь отрезать русских от дороги на север. Растянутая по перевалу линия обороны не могла сдерживать напор огромной массы людей слишком долго. В северной части перевала османы нащупали слабое место — Круглую батарею. Атаку тысяч солдат сдерживали всего две роты при четырех орудиях. Пехота буквально легла костьми, пушки выкатились на прямую наводку и гвоздили картечью в упор. По склону после каждого залпа по толпе скатывались настоящие груды людей. Мертвые или раненые, солдаты в фесках валились буквально в сорока шагах от батареи. Патроны у пехотинцев кончились, но пушки остались единственным средством спасения, и их защищали любой ценой — русские и болгары дрались штыками и прикладами, когда оружие ломалось, метали камни, пытались вцепиться в глотку голыми руками. Турки не могли подавить русские батареи и просто тратили боеприпасы защитников Шипки, наваливаясь на высоту огромными массами. Раненых не эвакуировали. Фельдшеры погибли. Легкораненых, пытавшихся уйти в тыл, часто срезали новые пули. В северной части перевала наступила критическая минута: на Центральной батарее кончились снаряды, и артиллеристы готовились встречать атаку с банниками в руках, на Круглой начали снимать затворы с пушек.
Турки попытались втащить орудие на высоту Сахарная Голова восточнее русских позиций. Русские отследили это движение, и канонир Мирошниченко безукоризненным выстрелом сбросил пушку вместе с расчетом с вершины Сахарной Головы. За первым орудием последовало второе. Как только турки взгромоздили на Голову третье орудие, по нему принялась стрелять вся батарея русских, и больше на Сахарную Голову орудий никто не выкатывал.
Резервы, скупо отмеряемые Столетовым, носились вдоль всей линии обороны. Турки бросали в бой табор за табором, отражали их атаки одни и те же потрепанные и до крайности вымотанные роты. Столетов не мог дать отдыха никому, на позициях оставались даже легкораненые. Русские приблизились к полному краху. На перевязочном пункте раненые, способные шевелиться, начали разбирать оружие.
Катастрофа не состоялась в последний момент. Авангард 4-й бригады Радецкого примчался к высотам, пехотинцы ехали на казачьих и обозных лошадях. Прибывшая помощь сходу пошла в штыки. Турки не были плохими солдатами. Они просто потратили 13 часов на штурм Круглой и Центральной батарей. Не бывший до сих пор в бою батальон, ревущий «Ура!» и лезущий в штыки, оказался слишком страшным противником: турки отступили. На высоту поднялись стрелки, а за ними — обозники и местные жители. Вода, вино, бинты, боеприпасы. Многократно превосходящий противник не уничтожил отряд, защищавший Шипку, и теперь, пожалуй, перевал не смог бы отобрать у орловцев, брянцев и болгар даже лично Сатана.