След битката при Стара Загора, Сюлейман паша насочва войската си (27 000 редовна войска - без башибозука, и 34 оръдия) за преминаване на Шипченския проход. Придвижванията на турските войски остават неизвестни за руското командване и то ги очаква на друго място.
Едва на 7 август ген. Столетов донася, че целият корпус на Сюлейман паша е построен срещу Шипка, че силите му са огромни, но че неговите бойци (Тридесет и шести Орловски пехотен полк и пет български опълченски дружини - 5500 души с 27 оръдия) ще се бият докрай и че подкрепления "са крайно необходими".
На 9 август сутринта войските на Реджеб паша започват атака срещу позициите на връх Св. Никола, а челните части на Шакир паша настъпват срещу Орлово гнездо. Положението на защитниците на прохода се влошава и от липсата на вода. Турската пехота държи под постоянен обстрел единствения водоизточник - един ручей в източното подножие на връх Св. Никола.
В отбраната на Шипченския проход българските опълченци се сражават героично. Отблъсквайки 7 атаки през първия ден, руско-българският отряд дава 250 убити и ранени.
Решителният и най-тежък бой започва на 11 август. Още призори турците откриват артилерийски огън по цялата позиция. Около 10 ч. турците получават подкрепление. Към обяд всички турски атаки са отбити, но положението остава тежко. Патроните и снарядите са на привършване. Към 17 ч. настъпва критичният момент.
Няма веч оръжье! Има хекатомба!
Всяко дърво меч е, всякой камък - бомба,
всяко нещо - удар, всяка душа - плам.
Камъне и дървье изчезнаха там.
"Грабайте телата!" - някой си изкряска
и трупове мъртви фръкнаха завчаска
кат демони черни над черний рояк,
катурят, струпалят като живи пак!
И турците тръпнат, друг път не видели
ведно да се бият живи и умрели,...
По скатовете лежат труповете на повече от 1380 защитници. В боя се хвърлят всички, включително и тежко ранените. Суеверен страх обхваща турците, когато срещу тях полетяват трупове. 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. Турците минават към отбрана, което е повратен момент във войната за свободата на България и предначертава бъдещия краен успех.
