К середине 1870-х гг. наблюдается новое обострение восточного кризиса. Турецкое правительство по-прежнему проводило политику экономического и политического давления на христианские народы Балканского полуострова. В свою очередь в Болгарии, Сербии, Боснии и Герцеговине крепло национально-освободительное движение славянских народов против османского ига. Весной 1875 г. в Боснии и Герцеговине вспыхнуло народное восстание, поводом к которому послужило очередное увеличение налогов. Конфликт на Балканах, захватывающий все новые и новые территории, грозил перерасти в международный кризис Россия в эти годы не была готова к войне (русские дипломаты опасались дипломатической изоляции, не были завершены военные реформы, не закончено перевооружение армии, фактически ничего не было сделано для усиления российского флота после отмены нейтрализации на Черном море, сложным оставалось экономическое и политическое положение в стране). Вследствие этого русские дипломаты пытались разрешить конфликт мирным путем, склонить Турцию к уступкам славянскому населению. Однако дипломатический демарш, предпринятый Россией совместно с Германией и Австро-Венгрией с целью мирным путем прекратить военный конфликт, успеха не имел.

В апреле 1876 г. новое восстание всколыхнуло Болгарию. Турецкие войска подавили его с невероятной жестокостью, что, в свою очередь, привело к вступлению в войну с Турцией Сербии и Черногории. Слабая сербская армия в одиночку, без поддержки извне, не смогла оказать сопротивления турецким частям, она терпела поражения и вскоре сложилась реальная угроза потери Белграда. В этих условиях Россия в ультимативной форме потребовала от Турции прекращения военных действий. Султан был вынужден принять русские условия и согласился на созыв в Константинополе конференции европейских держав. Участники этой конференции (сентябрь — ноябрь 1876 г.) подготовили проект соглашения, однако Турция, уверенная в поддержке Англии, фактически отказалась принять эти предложения. Новый демарш европейских государств (так называемый Лондонский протокол, март 1877 г., в котором предлагалось провести реформы в пользу христиан) был отвергнут Турцией и расценен ею как вмешательство в свои внутренние дела. Османская империя спешно готовилась к войне, которая фактически стала неизбежной. 12 (24) апреля 1877 г. Александр II подписал манифест о начале русско-турецкой войны.

К началу войны в русской армии уже ощущались некоторые последствия военных реформ, однако до их завершения было еще далеко. Русские войска не имели хорошо обученных резервов, по качеству стрелкового оружия уступали турецкой армии (вооружавшейся с помощью Англии и США), по численности русский флот уступал турецкому. Однако артиллерия русских превосходила турецкую, русские суда использовали мины, а русские солдаты и матросы намного превосходили турецких как выучкой, так и высоким боевым духом.

Главнокомандующим Дунайской армией был назначен брат царя великий князь Николай Николаевич, придерживавшийся консервативных взглядов на способы ведения войны. Высший командный состав армии не понимал особенностей современной войны, действовал нерешительно, допуская грубые просчеты. В то же время уже в ходе войны выдвинулась плеяда талантливых генералов — сторонников преобразований в армии (И. В. Гурко, М. И. Драгомиров, М. Д. Скобелев, Н. Г. Столетов, Ф. Ф. Радецкий), они находили поддержку в лице военного министра Д. А. Милютина. Все чаще стали использоваться стрелковые цепи, перебежки, самоокапывание солдат.

Турецкая армия в целом уступала русской, она не была готова к наступательным действиям и предпочитала оборонительные сражения. Планы ведения войны со стороны русского командования были подготовлены Н. Н. Обручевым и ДА. Милютиным. Они предполагали быстрый прорыв через Балканы и дальнейшее движение в направлении Константинополя, через территории, на которых проживало сочувствующее русским болгарское население. Политической целью ставилось освобождение Балканского полуострова от турецкого владычества.

Турецкое командование предполагало втянуть русских в изнурительную войну, не пустить их далее хорошо укрепленных крепостей Варны, Рущука, Силистрии и Шумлы и, выиграв время, получить поддержку европейских стран.

Активные военные действия начались в июне 1877 г. форсированием Дуная (в районе Зимницы-Систова). Преодолев Дунай, русская армия начала наступление в трех направлениях: западный отряд (под командованием Н. П. Криденера), захватив крепость Никополь, двинулся на Плевну; восточный, «Рущукский» отряд (под командованием наследника престола Александра Александровича) шел на Рущук. Главный удар был нанесен в центре, на южном направлении, силами отряда И. В. Гурко. Отряд Гурко вместе с Радецким комбинированным ударом выбил турок с Шипкинского перевала и начал движение в Южную Болгарию. Однако из-за ограниченности сил отряд Гурко не смог удержать взятые им города Южной Болгарии и под давлением превосходящих сил Сулеймана-паши в середине августа отступил за Балканы, оставив за собой важный в стратегическом отношении Шип-кинский перевал. В течение трех суток небольшой русско-болгарский отряд героически удерживал Шипку до подхода бригады Радецкого и дивизии Драгомирова. Шипка осталась в руках русской армии.

Наиболее напряженное положение сложилось в ходе войны на западном направлении. Медлительность Криденера привела к тому, что крупный турецкий отряд под командованием единственного талантливого турецкого полководца Османа-паши раньше русских сумел подойти к хорошо укрепленной Плевне. Первая попытка русских войск взять Плевну штурмом (8 (20) июля 1877 г.) не была подготовлена и провалилась. 18 (30) июля начался второй штурм Плевны. Русские колонны, направленные против полевых укреплений, понесли крупные потери и вновь отступили. Оказался неудачным и третий штурм 30 августа (11 сентября), который приурочили ко дню царских именин. Прибывший под Плевну крупнейший авторитет в русской армии по инженерным вопросам Э. И. Тотлебен (один из героев обороны Севастополя в годы Крымской войны) и ДА. Милютин настояли на изменении тактики. Русские войска перешли к осаде Плевны, и турецкие войска, испытывавшие недостаток в продовольствии, после неудачной попытки прорыва были вынуждены капитулировать 28 ноября (10 декабря).

Успехи под Плевной коренным образом изменили ход войны. Была ликвидирована возможность удара по флангу русской армии, высвободились крупные части, которые могли теперь перейти в наступление на главном направлении.

В конце декабря отряд под командованием Гурко двинулся по обледеневшим перевалам на Софию и в начале января захватил ее. В руки наступающей русской армии попали огромные склады турецких войск.

Через несколько дней произошло сражение под Шипкой — Шейново, в котором русские войска под командованием Ф. Ф. Радецкого и М. Д. Скобелева окружили и заставили капитулировать турецкую армию под командованием Весселя-паши. Таким образом дорога на Константинополь была открыта. В сражении под Пловдивом турецкой армии было нанесено окончательное поражение, русские войска без боя взяли Адрианополь, а преследующая турок русская кавалерия вышла на побережье Мраморного моря.

Военные действия велись также на Кавказском театре, где русская армия добилась замечательных побед. В октябре — ноябре 1877 г. ночным штурмом (после осады) была взята прекрасно защищенная, считавшаяся неприступной крепость Карс. Еще раньше от турок была очищена территория Абхазии.

Успехи русской армии на Балканах вынудили турецкое правительство обратиться с предложением начать переговоры. 19 (31) января 1878 г. в Андрианополе было подписано перемирие, а 19 февраля (3 марта) в Сан-Стефано был подписан мирный договор, в соответствии с которым Черногория, Сербия и Румыния получали полную независимость, автономными становились Босния и Герцеговина. Особо важным пунктом договора становилось создание крупного автономного болгарского государства. На территории Болгарии разрушались крепости и выводились турецкие войска. Россия должна была получить значительные территориальные приращения. Ей возвращалась потерянная после Крымской войны Южная Бессарабия, на Кавказе к России отходили Ардаган, Карст, Баязет и Батум, Турция выплачивала контрибуцию в размере 310 млн. руб.

Решения, принятые в Сан-Стефано, не устраивали Англию и Австро-Венгрию, которые не участвовали в войне, но хотели увеличить свои территории и ослабить Россию. По настоянию этих держав Петербургский кабинет, который не был в состоянии вести новую войну с сильными европейскими государствами, был вынужден согласиться на созыв международного конгресса в Берлине, где мирный договор был пересмотрен. Фактически в Берлине Россия оказалась в дипломатической изоляции. Германия, на помощь которой рассчитывало царское правительство, формально не вмешивалась в дебаты и реальной помощи не только не оказала, но и поддерживала противников России. Новый Берлинской трактат 1878 г. существенно ущемлял интересы России и славянских стран.

Хотя независимость Румынии, Сербии и Черногории подтверждалась, Болгария оказалась разделенной на две части (границей ее являлись Балканы). Северное Болгарское княжество получало автономию, а южная часть, так называемая Восточная Румелия, оставалась под властью Турции (формально автономная турецкая провинция с губернатором-христианином). В то же время Босния и Герцеговина оказались в зоне оккупации Австро-Венгрии. На Кавказе за Россией оставались Карс и Ардаган, Батум становился портом, свободным для торговли.

За свою помощь Турции Англия, заключившая тайное соглашение с султаном, получала Кипр.

Решения Берлинского конгресса были восприняты в России как поражение русской дипломатии. Однако результаты русско-турецкой войны сыграли важнейшую роль в национальном освобождении славянских государств на Балканах, развитии там капиталистических отношений, консолидации национальных сил. Вместе с тем итоги конгресса привели к заметному охлаждению русско-австрийских и русско-германских отношений, что впоследствии привело к изменению расстановки сил на европейской арене.

Война на Балканах явилась для России одной из причин обострения внутриполитического кризиса конца 1870 — начала 1880-х гг. Надежды правительства на то, что победоносная война собьет его накал, не оправдались.