Чтобы расширить плацдарм и захватить господствующие над Систово высоты, командир 14-й дивизии ввёл в бой 2-ю бригаду своей дивизии и 4 стрелковую бригаду. В это время 1-я бригада обошла турок с северо-востока. К 15-ти часам Систово было взято.
В полдень 16 (28) июня через Дунай переправился со своим штабом главнокомандующий. Переправа была эффектно обставлена и происходила под громкое «Ура» русских войск с обоих берегов Дуная. На понтоне был установлен штандарт великого князя, на руле был капитан-лейтенант гвардейского экипажа Сергей Ильич Палтов (1843 – 1917), на вёслах – уральские казаки.
На правом берегу великого князя встречал сын Николай Младший и генерал М.И. Драгомиров. Николай Николаевич Старший обнял и поцеловал сына, находящегося под огнём неприятеля во время форсирования реки. Это была трогательная сцена единения отца с сыном, несмотря на прежние недоразумения, отныне спаянных боевым единством. Главнокомандующий был горд за сына, получившего боевое крещение.
После успеха авангарда началась переброска главных сил русской армии. За два дня был наведён мост, впоследствии к 29 июня (11 июля) был возведён второй мост через Дунай. Это обеспечило полный успех операции по форсированию Дуная, и в этом была велика заслуга 14-й дивизии генерала М.И. Драгомирова.
После, уже занимая высокие посты в армии, Николай Николаевич Младший всегда уважительно относился к М.И. Драгомирову, как к своему учителю. Карьера Михаила Ивановича была успешной. После он командовал Киевским военным округом, был Киевским, Подольским и Волынским генерал-губернатором.
Служивший под командованием Михаила Ивановича будущий военный министр генерал Владимир Александрович Сухомлинов (1848 – 1926) так его охарактеризовал: «Драгомиров начальник Киевского военного округа, был жемчужным зерном, человек – с непреклонной волей! Суровый и бесцеремонный, не без некоторого педантизма в своих принципиальных требования; – от поры до времени мягкий, сердечный и верный друг и человек устойчивых в своём доверии, раз у него заслуживших».
Близкий к императорскому Двору граф Владимир Эдуардович Шуленбург (1870 – 1946) утверждал: «Авторитет Драгомирова был чрезвычайно высок в русской военной среде. К его голосу прислушивались и считались даже старшие великие князья».
С известием об успешной переправе армии через Дунай главнокомандующий отправил к императору Николая Младшего. За участие переправе 29 июня (11 июля) Николай Николаевич был награждён самой почитаемой военной наградой орденом Святого Георгия 4-й степени. Это было непременным знаком отличия членов императорской династии, и часто получали такую награду великие князья, едва появляясь на фронте.
К примеру, в первую мировую войну не имевший знаков этого ордена император Николай II был награждён 17 октября 1915 года решением Георгиевской думы Юго-Западного фронта орденом Святого Георгия за посещение 13 октября передовых позиций, находясь в 6-7 верстах от австрийских окопов. Хотя по признанию монарха, вражеских укреплений он даже не видел из-за сильного тумана.
Однако умалять боевые заслуги Николая Николаевича Младшего отнюдь не следует. Боевая обстановка на русско-турецком фронте была напряжённой и от гибели не был застрахован никто, даже член императорской фамилии. Так 12(24) октября 1877 года, во время проведения обычной разведки близ селения Йован-Чифтлик в Болгарии, был убит представитель царского рода – Его Императорское высочество, светлейший князь Сергей Максимилианович Романовский, герцог Лейхтенбергский (1849 – 1877).
После успешного форсирования Дуная русская армия продолжила развивать наступление. К Балканскому хребту был двинут передовой отряд под командованием генерала Иосифа Владимировича Гурко (1828 – 1901). За ним следовал, для поддержки, 8-й корпус генерала Фёдора Фёдоровича Радецкого (1820 – 1890) в составе 9-й, 14-й пехотных и 8-й кавалерийской дивизий.
Николай Николаевич Младший, как офицер Генерального штаба, был прикомандирован к штабу 9-й пехотной дивизии, которой командовал генерал-лейтенант князь Николай Иванович Святополк-Мирский (1833 – 1898). Соединение князя Н.И. Святополк-Мирского, насчитывашее19 тысяч человек при 24 орудиях, составляло левую колонну южного фронта Дунайской армии.
Наступление русской армии было успешным. 25 июня была взята древняя столица Болгарии город Тырново, куда вскоре перевёл свой штаб главнокомандующий великий князь Николай Николаевич Старший.
А 5 июля передовой отряд русской армии, преодолев Балканский хребет, овладел Шипкинским перевалом. Более на пути русской армии никаких естественных преград не существовало и дорога на Константинополь, турецкую столицу, была открыта.
Чтобы обрадовать главнокомандующего с донесением о взятии Шипки к нему отправили сына.
Вечером 7 июля в Тырново в расположение Главной квартиры прибыл с известием о взятии Шипкинского перевала Николай Николаевич Младший.
Обрадованный главнокомандующий доносил императору: «Ура! Поздравляю! Шипкинский проход сегодня у нас в руках: Николаша сию минуту прибыл с этим радостным известием».
За участие в переходе через Балканы великий князь Николай Николаевич Младший получил золотую саблю «за храбрость».
Затем, покрыв себя боевой славой, заслужив положенные великому князю награды, Николай Николаевич Младший был переведён в Ставку и неотлучно состоял при отце. И вместе с главнокомандующим в апреле 1878 года, отбыл в столицу.
Николай Николаевич Старший слабо разбиравшийся в военном планировании, но обладая личной храбростью, порой устраивал военный совет прямо во время сражения во фронте, перед неприятелем. Постоянным участником таких боевых совещаний был Николай Младший.
Об одном из таких совещаний во время осады Плевны упоминает старший адъютант главнокомандующего генерал М.А. Глазекампф. Когда, заметившие скопление генералов, турки открыли беглый огонь, одна из гранат перелетела, а вторая разорвалась совсем рядом с главнокомандующим. Великий князь приказал всем укрыться в лощине, а сам с начальником штаба остался на холме и продолжал руководить боем.
Воспитатель великого князя генерал А.И. Философов отмечал, что ещё во время Крымской войны великий князь Николай Николаевич Старший проявлял храбрость и героизм, находясь в первой линии.
Николай Младший в силу своей молодости так же не проявлял трусости на фронте. О его поведении не содержится никаких упрёков современников. Впоследствии же, когда он сам стал главнокомандующим, то никогда не повторял геройств отца и не появлялся на передовой, старясь руководить армиями из Ставки. Более того, заботясь о собственной безопасности, по свидетельству членов его свиты, перемещался в автомобиле со скоростью не более 25 километров в час.
Война с Турцией была очень сложной для России. Русская армия продвигалась с трудом, неся большие потери.
Наконец 5 января генерал И.В. Гурко с боем взял Филиппополь. Это было последнее крупное сражение этой войны. Дальнейшее сопротивление было бесполезно, и турки запросили мира.
7 января в Ставку прибыли турецкие уполномоченные. Великий князь принял турок на следующее утро, вручив проект мирного договора. А вечером того же дня русский передовой отряд занял старинный город Адрианополь, турецкий город Эдирне. До турецкой столицы оставалось чуть более 200 вёрст.
19 января 1878 года в Адрианополе был подписан протокол о принятии предварительных условий мира. Военные действия прекратились.
19 февраля в Сан-Стефано был подписан мирный договор с Турцией. Война закончилась.
27 марта 1878 года великий князь Николай Николаевич Старший телеграфировал императору, что его здоровье требует скорейшего отдыха и просит о замене его другим лицом.
Отставка последовала 2 апреля. Новым главнокомандующим стал генерал-адъютант граф Э.И. Тотлебен.
17 апреля великий князь попрощался со своим штабом, чинов которого благодарил за образцовую службу, после чего устроил прощальный парад всей гвардии. На яхте «Ливадия», Николай Николаевич Старший в сопровождении сына отплыл в Россию.
