Руските части осъществяват настъпателни действия в района на връх Шипка. Българските опълченски дружини са изведени за възстановяване към Габрово, като единствено четвърта дружина остава на позициите си по настояване на самите опълченци. На 21 август сутринта войските на Реджеб паша започват атака срещу позициите на връх Св. Никола, а челните части на Шакир паша настъпват срещу Орлово гнездо. На първия ден са отблъснати 7 атаки. На следващия ден турците не атакуват, но престрелките не стихват. Шипченци спечелват едно цяло денонощие, което е от огромно значение за успеха на отбраната.

Решителният и най-тежък бой започва на 23 август. Още призори турците откриват артилерийски огън по цялата позиция. Около 10 ч. турците получават шест табора подкрепление. Към обяд всички турски атаки са отбити, но положението остава тежко. Патроните и снарядите са на привършване. Към 17 ч. настъпва критичният момент в тази героична епопея. По скатовете лежат труповете на повече от 1380 защитници. В боя се хвърлят всички, включително и тежко ранените.

В последния момент пристига помощ. Ген. Радецки пристига с две сотни казаци и взвод планинска артилерия. Шипка е спасена, а армията на Сюлейман паша не успява да се съедини с войските на Мехмед Али паша и да подпомогне Осман паша, отбраняващ Плевен, и заедно да изтласкат руската Дунавска армия северно от р. Дунав. По време на 3-дневните боеве загубите на Шипченския отряд възлизат на 3100 руски войници и офицери и 535 български опълченци, а загубите на противника – на повече от 8200 души.