1 сентября Александр II созвал в местечке Порадим военный совет. На совете главнокомандующий великий князь Николай Николаевич предложил немедленно уходить назад за Дунай. В этом его фактически поддержали генералы Зотов и Массальский, тогда как военный министр Милютин и генерал Левицкий категорически выступили против отступления. После долгого размышления Александр II согласился с мнением последних. Было решено вновь перейти к обороне, до прибытия новых подкреплений.
Несмотря на успешную оборону, Осман-паша сознавал всю рискованность своего положения в Плевне и просил разрешения отступить, пока его там не заблокировали. Однако ему приказали оставаться на месте. Из состава гарнизонов Западной Болгарии турки срочно сформировали в районе Софии армию Шефкета-паши, в качестве подкрепления Осману-паше. 8 сентября Шевкет-паша направил в Плевну дивизию Ахмета-Хивзи (10 тысяч штыков при 12 орудиях) с громадным продовольственным транспортом. Сбор этого транспорта прошел незамеченным для русских, а когда вереницы обозов потянулись мимо русской конницы (6 тысяч сабель, 40 орудий), бездарный и робкий ее начальник генерал Крылов не решился их атаковать. Ободренный этим, Шевкет-паша 23 сентября послал еще один транспорт, с которым отправился сам, причем в этот раз всю охрану обоза составлял всего один кавалерийский полк! Генерал Крылов пропустил и транспорт и Шевкета-пашу, причем не только в Плевну, но и обратно в Софию. Поистине, даже вражеский агент на его месте не мог бы сделать большего! Из-за преступного бездействия Крылова армия Османа-паши получила продовольствие на два месяца.
15 сентября под Плевну прибыл генерал Э.И. Тотлебен, вызванный царской телеграммой из Петербурга. Объехав позиции, Тотлебен категорически высказался против нового штурма Плевны. Вместо этого он предложил наглухо заблокировать город, и уморить турок голодом, т.е. то, что с чего следовало сразу начинать! К началу октября Плевна была полностью заблокирована. К середине октября там находились 170 тысяч человек русских войск против 47 тысяч Османа-паши.
Для деблокирования Плевны турки создали 35-тысячную так называемую «Софийскую армию» под командование Мехмеда-Али. Мехмед-Али медленно двинулся к Плевне, но 10-11 ноября его части отбросил назад под Новаганом западный отряд генерала И.В. Гурко (у Гурко тоже было 35 тысяч человек). Гурко хотел преследовать и добить Мехмеда-Али, но великий князь Николай Николаевич запретил это. Обжегшись под Плевной, великий князь теперь осторожничал.
К середине ноября в окруженной Плевне стали кончаться боеприпасы и продовольствие. Тогда в ночь на 28 ноября Осман-паша оставил город и пошел на прорыв. 3-я Гренадерская дивизия, энергично поддерживаемая артиллерией, остановила турок. А в середине дня к месту боя подошли основные силы русской армии. Раненый Осман-паша отдал приказ о сдаче. Всего сдались в плен более 43 тысяч человек: 10 пашей, 2128 офицеров, 41 200 нижних чинов. Были взяты 77 орудий. Убитыми и ранеными турки потеряли около шести тысяч человек. Русские потери в этом бою не превосходили 1700 человек.
Упорное сопротивление Османа-паши в Плевне стоило русской армии огромных потерь в живой силе (22,5 тысячи убитыми и ранеными!) и пятимесячной задержки в наступлении. Это задержка, в свою очередь, свела на нет возможность быстрой победы в войне, создавшуюся благодаря захвату Шипкинского перевала частями генерала Гурко еще 18-19 июля.
Главной причиной трагедии под Плевной стали безграмотность, нерешительность и откровенная глупость таких русских генералов, как Криденер, Крылов, Зотов, Массальский и им подобных. Особенно это касается вопросов применения артиллерии. Бестолковые генералы не знали, что им делать с большим числом полевых орудий, хотя могли бы хоть вспомнить, как Наполеон концентрировал в решающем месте боя батареи по 200-300 орудий и буквально сметал противника артиллерийским огнем.
С другой стороны, дальнобойные скорострельные винтовки и эффективная шрапнель сделали практически невозможной пехотную атаку укреплений без предварительного подавления их артиллерией. А полевые пушки физически не в состоянии надежно подавить даже земляные укрепления. Для этого нужны мортиры или гаубицы калибра 6-8 дюймов. И такие мортиры в России были. В западных крепостях России и в осадном парке Брест-Литовска без дела стояли около 200 единиц 6-дюймовых мортир образца 1867 г. Эти мортиры были достаточно мобильны, нетрудно было перебросить под Плевну даже их все. Кроме того, в осадной артиллерии Дунайской армии имелись на 1 июня 1877 года 16 единиц 8-дюймовых и 36 единиц 6-дюймовых мортир образца 1867 г. Наконец, для борьбы с пехотой и артиллерией, укрывшихся в земляных укреплениях, можно было использовать орудия ближнего боя - полупудовые гладкие мортиры, сотни которых имелись в крепостях и осадных парках. Их дальность стрельбы не превышала 960 метров, зато полупудовые мортиры легко помещались в траншеи, на поле боя расчеты переносили их вручную (это своего рода прообраз минометов).
Турки же в Плевне не имели мортир, поэтому русские 8-дюймовые и 6-дюймовые мортиры с закрытых позиций могли практически безнаказанно расстреливать турецкие укрепления. После 6-часовой непрерывной бомбардировки успех штурмовавших войск мог быть гарантирован. Особенно в том случае, если бы 3-фунтовые горные и 4-фунтовые полевые пушки поддерживали наступающих огнем, передвигаясь в передовых порядках пехоты на конной или людской тяге.