28 апреля к осажденному городу подошли обозы с осадными машинами. Византийские мастера стали налаживать поставленные возле лагеря многочисленные баллисты и катапульты, метавшие на большие расстояния камни, бревна, тяжелые стрелы, глиняные горшки с «греческим огнем». Император Цимисхий решил на следующий день придвинуть их под крепостные стены и начать обстрел.

Однако князь Святослав сумел упредить такое намерение императора-полководца. Русичи за одну ночь вырыли поодаль от крепостных стен глубокий и широкий ров, преградивший тяжелым осадным машинам путь к городу. Весь день, как сообщает византийский хронист, русские и византийские лучники вели жаркую перестрелку через ров. Однако сколько-нибудь заметных потерь стороны не понесли.

Святослав решил не давать осаждающим спокойной жизни. Той же ночью, воспользовавшись непогодой, его дружинники на ладьях незаметно проплыли по мелководью между берегом и стоявшим на якорях византийским флотом и неожиданно напали на неприятельские обозы. В ночной резне погибло много византийцев и было уничтожено немало провианта для императорской армии.

Осада крепости Доростол затягивалась. Византийцы все же сумели по возможности приблизить к крепостным стенам свои осадные машины. Теперь армия императора Иоанна Цимисхия имела явное «техническое» преимущество. Лев Диакон писал по этому поводу: «…каждый день от ударов камней, выбрасываемых машинами, погибало множество скифов (русичей)».

В Доростоле появилось много раненых, иссякали запасы продовольствия. С 29 июня наступил трехнедельный перерыв в боевых действиях. Стороны выжидали, что обстановка изменится для них к лучшему.

Византийский император не мог уйти от Доростола по той причине, что это было бы равнозначно военному поражению и он мог потерять свой трон, на который возвели его заговорщики, убившие Никифора II Фоку. К тому же у Цимисхия оказался слабый тыл — империю постоянно потрясали мятежи. На это и возлагал немалые надежды князь Святослав. В таком случае противники начали бы вести переговоры о мире в условиях, когда под императором зашатался престол.

Такого случая Святослав дождался. Лазутчик, пробравшийся сквозь вражеские заставы, принес в осажденную крепость важную весть. Брат убитого императора Никифора II Фоки Лев Куропалат поднял мятеж против правителя империи. Теперь оставалось только доказать императору Иоанну Цимисхию то, что русское войско, сидевшее в осаде, еще сильно и способно защищаться в Доростоле долго.

Святослав решил прежде всего уничтожить осадные машины, которые доставляли столько бед осажденным. В полдень 19 июля, когда византийцы привычно спали после сытного обеда, русичи неожиданно вышли из крепости, изрубив и сжегши немало катапульт и баллист. На следующий день они вновь вышли за крепостные стены, но уже большими силами. Император бросил против них свою панцирную конницу. Однако пешие русичи бились с катафрактами на равных и нанесли им тяжелые потери.

Последнее сражение под стенами Доростола произошло 22 июля. Князь Святослав вывел в поле все войско и приказал запереть за собой городские ворота, чтобы никто без его приказа не мог в случае поражения укрыться за крепостными стенами. Перед этим киевский князь собрал военный совет, на котором решался только один вопрос: как действовать дальше?

Лев Диакон пишет, что 21 июля 971 года «на рассвете Святослав созвал совет знати… Когда они собрались вокруг него, Святослав спросил у них, как поступить. Одни высказали мнение, что следует поздней ночью погрузиться на корабли и попытаться тайком ускользнуть, потому что невозможно сражаться с покрытыми железными доспехами всадниками, потеряв лучших бойцов, которые были опорой войска… Другие возражали, утверждая, что нужно помириться с ромеями…

Тогда Святослав глубоко вздохнул и воскликнул с горечью: „Погибла слава, которая шествовала вслед за войском росов, легко побеждавшим соседние народы и без кровопролития подчинявшим целые страны, если мы теперь позорно отступим перед ромеями. Итак, проникнемся мужеством, вспомним о том, что мощь русов до сих пор была несокрушимой… Не пристало нам возвращаться на родину, спасаясь бегством; мы должны либо победить и остаться в живых, либо умереть со славой“».

Византийский историк, описывая жизнь осажденной Доростольской крепости, пользовался сведениями многочисленных лазутчиков, засылаемых в стан русского войска.

Дальше Лев Диакон свидетельствует: «…выслушав речь своего повелителя, росы с радостью согласились вступить в опасную борьбу… они… построились в мощную фалангу и выставили вперед копья… с неистовой яростью бросился Святослав на ромеев и воодушевлял в бою ряды своих».

Сражение отличалось исключительным упорством. Вышедшие на поле брани из укрепленного лагеря византийцы стали отступать под натиском плотной фаланги пеших русичей. Тогда один из лучших византийских воинов, телохранитель императора Иоанна Цимисхия Анемас, «вырвался на коне вперед… устремился на предводителя росов и, ударив его мечом по ключице, поверг вниз головой наземь, но не убил. Святослава спасла кольчужная рубаха и щит». Бившиеся вокруг князя дружинники тут же изрубили мечами Анемаса и с воодушевлением «начали теснить ромеев».

И в этом сражении Иоанн Цимисхий подтвердил славу опытного, умелого полководца. Видя, как его войско пятится к осадному лагерю, он лично сам повел в атаку полк «бессмертных» — лучшую часть византийской армии. Одновременно во фланг сражавшимся русичам несколько сильных ударов нанесла конница панцирных катафрактов. Сражавшиеся стороны несли большие потери, но кровавая сеча продолжалась.

Сражение прекратилось самым неожиданным образом. Над Доростолом нависли тяжелые тучи. Разразилась сильная гроза, шквальный ветер ударил в лицо русским воинам, а потом на сражавшихся хлынули потоки косого колющего дождя. Русские трубы протрубили сигнал отхода в крепость. Воины забросили за спины щиты и, не теряя боевого строя, стали медленно отходить к Доростолу. Византийцы не решились преследовать непобежденного противника и дали возможность пешей фаланге русичей уйти в крепость.

На другой день князь Святослав Игоревич, продемонстрировав в последний раз перед византийцами силу русского войска, начал переговоры с императором Иоанном Цимисхием. Тот с радостью принял условия противной стороны: русские «возвратятся на родину, а ромеи… не нападут на них по дороге… а кроме того снабдят их продовольствием…» Император для переговоров с князем Святославом отправил свое доверенное лицо — епископа Феофила.

Итак, военного поражения под Доростольской крепостью в прямом смысле князь-воитель Святослав не потерпел. Согласно «Повести временных лет», он в конце сражения, «видевъ же мало дружины своея, рече в себе: „Поиду в Русь, приведу боле дружины“». Это летописное свидетельство того, что киевский князь собирался вновь пойти войной на Византийскую империю.

Условия ухода русского войска с берегов Дуная были почетными. Князь Святослав соглашался сдать крепость Доростол и уйти из Болгарии на Русь. Император Иоанн Цимисхий обязывался пропустить его беспрепятственно и даже снабдить на дорогу хлебом. Ладьи у русичей были свои. После этого состоялась знаменитая в истории личная встреча двух государей-полководцев. Святослав пожелал встретиться с самим императором — вероятно, захотел в лицо увидеть своего упорнейшего и достойного противника.

Описание их встречи на дунайском берегу сохранилось в «Истории Льва Диакона». Это единственный письменный источник, из которого потомки узнали о внешности князя Святослава Игоревича и его поведении:

«Император Цимисхий в позлащенном вооружении, на коне, подъехал к берегу Дуная, сопровождаемый великим отрядом всадников, блестящий доспехами. Святослав приплыл по реке на скифской ладье и, сидя за веслом, греб наравне с прочими без всякого различия. Он был среднего роста, ни слишком высок, ни слишком мал; с густыми бровями, с голубыми глазами, с плоским носом; с бритою головою и с длинными висячими усами. Голова у него была совсем голая, только на одной ее стороне висел локон волос, означающий знатность рода; шея толстая, плечи широкие и весь стан довольно стройный. Он казался мрачным и свирепым. В одном ухе у него висела золотая серьга, украшенная карбункулом, а по обеим сторонам от него — двумя жемчужинами. Одежда на нем была простая, ничем, кроме чистоты, от прочих не отличная. Поговорив немного с императором о мире, сидя на лавке, он отправился обратно. Таким образом закончилась война греков с русскими…»