В осаде Анапы участвовали сухопутное войско под командованием генерал-адъютанта контр-адмирала князя А. С. Меншикова и флот под командованием А. С. Грейга. Гарнизон крепости насчитывал 6 тысяч человек. У турок было достаточно оружия, боеприпасов и провианта. Однако штурма крепости не потребовалось. Ее защитники сдались, убедившись в неизбежности своего поражения. Трофеями победителей стали 85 орудий, 300 ружей, 160 пистолетов, 2 тысячи сабель, ятаганов и кинжалов, миллион патронов, 2 тысячи пудов пороха. Попали в плен паша — комендант крепости, 120 офицеров и около 4 тысяч нижних чинов. За взятие Анапы А. С. Меншиков был награжден орденом Св. Георгия 3-й степени и произведен в вице-адмиралы. А. С. Грейг стал адмиралом.
Военные действия русской армии расширялись с каждым днем. 1 июля отряд графа Сухтелена начал осаду турецкой крепости Варна, считавшуюся неприступной. Она еще ни разу не была взята неприятелем. Гарнизон крепости составлял 27 тысяч человек. Командовал им прославленный адмирал Капудан-паша.
Турки то и дело донимали отряд Сухтелена вылазками. Вскоре на смену этому отряду, потерявшему несколько сотен воинов, пришел отряд генерала Ушакова.
19 июля русское войско под Варной было усилено двумя бригадами, прибывшими из-под Анапы. Командование осадой крепости перешло к князю А. С. Меншикову. 22 июля к Варне прибыл флот под начальством А. С. Грейга. Обстрел крепости был усилен залпами корабельных орудий. 24 июля у стен крепости побывал Николай I. Император одобрил действия князя Меншикова и отбыл в Одессу. 6 августа из Одессы в Варну вышли фрегаты «Флора» и «Штандарт», которые везли несколько гвардейских полков.
Между тем турки чуть ли не каждый день устраивали вылазки и обстреливали русское войско из пушек. Получив подкрепление в 4 тысячи человек, они совершили 8 августа самую большую вылазку — атаковали главными силами 13 и 14 егерские полки. Егеря с трудом отбились холодным оружием. В конце этого сражения князь А. С. Меншиков был тяжело ранен вражеским ядром и выбыл из строя.
Известие о ранении Меншикова дошло до императора во время посещения им города Николаева. В этой поездке Николая Павловича сопровождал А. X. Бенкендорф. Возможно, что именно ему, генерал-лейтенанту Бенкендорфу, император предложил заменить раненого Меншикова. И возможно, что вместо себя Александр Христофорович предложил более достойную кандидатуру — М. С. Воронцова. Во всяком случае, император спешно отправил в Одессу Бенкендорфа с предложением Воронцову возглавить осаду Варны. На следующий день, 13 августа, фрегат «Штандарт» с Михаилом Семеновичем на борту отправился к Варне.
Николай I отплыл из Николаева к Варне на фрегате «Флора». 24 часа команда фрегата безуспешно боролась со встречным ветром. Император вынужден был сойти на берег.
М. С. Воронцов продолжил подготовку к штурму Варны и в то же время начал вести переговоры с турецким командованием о добровольной сдаче крепости. Турки посчитали предложения Воронцова неприемлемыми и стали затягивать переговоры. Прибывший к Варне император отметил с удовлетворением, что, несмотря на частые вылазки турок, русские батареи находились всего в 30 саженях от укреплений противника и их огонь был очень действенным.
Но наибольший урон противнику наносила корабельная артиллерия. Флот принудил замолчать береговые батареи турок. За время осады Варны на нее было выпущено 25 тысяч снарядов. Ряды защитников крепости стали таять.
18 августа во время очередной вылазки турки напали на русский редут. Некоторые из смельчаков даже вскочили в амбразуры, но две роты пехотного полка герцога Веллингтона отбили вылазку неприятеля. Новая вылазка, в которой турки задействовали большие силы, также закончилась неудачей. А группа русских солдат-охотников неслышно подошла к позициям отступившего противника, ударила в штыки, захватила 5 знамен и заставила турок бежать в крепость.
С прибытием гвардейских полков было завершено полное окружение Варны. Теперь турки не могли беспрепятственно получать подкрепление. 2 сентября взлетел на воздух турецкий контр-эскарп. Под ним было взорвано 300 пудов пороха. Турки ответили рядом вылазок, чтобы помешать установке новых мин. Однако 21 сентября было взорвано 180 пудов пороха под одним из бастионов, а 22 сентября — 130 и 48 пудов пороха под другими бастионами. В крепостной стене Варны образовались три большие бреши.
24 сентября в 5 часов утра по сигналу ракеты русские атаковали турок. В результате атаки турки потеряли один из своих бастионов, это заставило их вернуться к переговорам. С турецкой стороны в переговорах участвовал Юсуф-паша. Узнав, что Капудан-паша решил продолжить сопротивление, Юсуф-паша и 4 тысячи его воинов сдались в плен.