Самым удачным периодом в карьере Дибича стала русско-турецкая война 1828–1829 гг., которая вознесла его на вершину полководческой славы. В 1828 г. Россия решила оказать помощь православным грекам в их войне за национальную независимость и 2 апреля объявила Турции войну. Дибич как начальник Главного штаба прибыл в Молдавию. 25 апреля он форсировал реку Прут, 27 мая переправился с войсками через Дунай, приняв активное участие в осаде Варны, за что был удостоен ордена Св. Андрея Первозванного. Пользуясь неограниченным доверием императора и ведя с ним переписку, Дибич фактически руководил военными действиями вместо главнокомандующего генерал-фельдмаршала графа П. X. Витгенштейна, а уже в феврале 1829 г. принял официальное командование русскими войсками. Его назначение коренным образом изменило обстановку на театре военных действий. 19 июня 1829 г. сдалась крепость Силистрия, а Дибич стал готовить армию к походу на Балканы, который начался 2 июля 1829 г. Причем на долю графа Дибича выпала участь бороться не только с турками, но и с не менее опасным противником — чумой, сильно ослабившей его армию.

Известный прусский фельдмаршал Мольтке отметил: «Оставляя в стороне материальное ослабление вооруженных сил, должно признать в главнокомандующем необыкновенную силу воли, чтобы среди борьбы с такими ужасающими и распространенными бедствиями не терять из вида великую цель, которая могла быть достигнута, придерживаясь неизменно решительного и быстрого образа действий. По нашему (т. е. Мольтке) мнению, история может произнести в пользу действий графа Дибича в турецкую кампанию нижеследующий приговор: располагая слабыми силами, он предпринимал только то, что представлялось безусловно необходимым для достижения цели войны. Он приступил к осаде крепости и одержал в открытом поле победу, которая открыла ему доступ в сердце неприятельской монархии. Он очутился здесь с одним призраком армии, но ему предшествовала слава непобедимости. Россия обязана счастливым исходом войны смелому и вместе с тем осторожному образу действий графа Дибича».

В шесть переходов, попутно одержав важную победу при Сливне, русская армия прошла 120 верст и уже 7 августа оказалась под стенами Адрианополя, не видевшего русских дружин со времен киевского князя Святослава. На следующий день Адрианополь сдался.

Эти подвиги графа Дибича, совершенные им на 45-м году от рождения, принесли ему именование Забалканского, алмазные знаки ордена Св. Апостола Андрея Первозванного, военный орден Св. Великомученика и Победоносца Георгия 1-й степени, фельдмаршальский жезл. Сверх того, государь император пожаловал его супругу, графиню Анну Егоровну, в статс-дамы и высочайше повелел Черниговскому пехотному полку именоваться полком графа Дибича-Забалканского. Король Прусский удостоил фельдмаршала алмазными знаками ордена Черного Орла и богато украшенной алмазами шпагой с вензелем.

«Победоносная армия, предводительству вашему вверенная, — писал император к графу Ивану Ивановичу от 12 сентября 1829 года, — с самого открытия кампании не переставала ознаменовывать себя блистательнейшими подвигами. Совершенное разбитие главных сил Верховного Визиря при селении Кулевчи, покорение крепости Силистрии, незабвенный переход Балканских гор, овладение всеми крепостями Бургасского залива и занятие второстоличного города Адрианополя, суть дела, покрывшие ее неувядаемой славой. Но, не довольствуясь сим, отличные воинские дарования ваши явили свету событие, превосходящее даже меру ожидания. Вы не замедлили перенести победоносные знамена Наши пред врата самой Столицы неприятеля, и опершись правым флангом на морские силы Наши, в Архипелаге находящиеся, а левым на Черноморский Наш флот, принудили наконец Оттоманскую Порту торжественно признаться в бессилии своем противустоять Российскому оружию, и решительно просить пощады».

У ног Николая I лежал Константинополь. Поднятие креста на Святой Софии становилось реальностью. Но этому не суждено было сбыться. Русское правительство не желало разрушения Османской империи. Переговоры привели к подписанию умеренного Адрианопольского договора, по которому Россия получала Кавказское побережье, а султан признавал независимость Греции и давал автономию Сербии.