Начавшаяся сербо-черногоро-турецкая война показала невозможность для Австро-Венгрии решить балканские проблемы изолированным путем. Андраши произвел определенную коррекцию взглядов, в том числе относительно соглашения с Россией. Царское правительство, осознав, что дальнейшее промедление поведет к потери престижа России в глазах балканских народов и авторитета власти среди собственных подданных (русское общественное мнение выражало горячую симпатию борющимся славянским народам и настаивало на оказании им активной помощи), начало дипломатическую подготовку к представлявшейся все более неизбежной войне с Турцией. Бисмарк же, с одной стороны, поддерживал агрессивные планы Австро-Венгрии, с другой – подстрекал Россию к войне с Турцией, рассчитывая, что она, увязнув в Восточном вопросе, не будет препятствовать Германии разбить Францию. Бисмарк убеждал Горчакова и Андраши, что кризис нельзя разрешить проведением одних лишь реформ, России и Австро-Венгрии следует занять ту или иную, согласованную между собой, часть Балкан.
8 июля 1876 г. в чешском замке Рейхштадт Александр II и Горчаков встретились с Францем Иосифом и Андраши. Во время переговоров не было заключено письменного соглашения, а достигнута только устная договоренность. Позднее обе стороны зафиксировали свои варианты этой договоренности, между которыми оказались значительные расхождения. Предусматривались две возможности исхода сербо-черногоро-турецкой войны – поражение или победа славянских народов. В первом случае австрийская и российская записи предусматривали восстановление довоенного положения в Сербии. Далее шли различия. По записи Андраши державы признали бы независимость Черногории без каких-либо ее территориальных изменений. В записи Горчакова ничего на этот счет не говорилось, но имелось положение об административной автономии для Боснии и Герцеговины, отсутствующее в австрийской. Еще более существенно различались формулировки на случай победы славян. По российской записи следовало, что Черногория аннексирует Герцеговину и получит выход к Адриатическому морю, Сербия – некоторые части Старой Сербии и Боснии, Австро-Венгрия – Турецкую Хорватию и пограничные с ней земли Боснии. По австрийской записи – Черногория получала прилегающие к ней районы в Герцеговине и выход к Адриатике, Сербия – земли в Старой Сербии и Боснии, Австро-Венгрия – основные части Боснии и Герцеговины. Записи обеих сторон были идентичны лишь в возвращении России Южной Бессарабии. В случае победы славян записи предусматривали общую сербо-черногорскую границу в Новипазарском санджаке. Добиваясь этого, российская дипломатия преследовала цель способствовать сближению обоих славянских княжеств, их возможному в будущем объединению и препятствовать продвижению австрийцев вглубь Балканского полуострова. Договаривающимися сторонами были предусмотрены действия и на случай полного крушения Османской империи в Европе. Тогда, согласно версии Горчакова, «Болгария и Румелия должны были образовать независимые княжества в их естественных границах», по версии Андраши – «автономные государства», к ним прибавлялась также Албания. В Рейхшадте была намечена цена австрийского нейтралитета в случае русско-турецкой войны, теперь царскому правительству надлежало ее уточнить.
15 января 1877 г. в Будапеште была подписана австро-русская конвенция, которая обеспечивала нейтралитет Австро-Венгрии и содержала ее обязательство воспрепятствовать вмешательству в конфликт других держав. Взамен Австро-Венгрия оставляла за собой право выбора момента и способа занятия Боснии и Герцеговины. Судьбу Новипазарского санджака – на время военных действий он объявлялся нейтральной зоной – должно было определить особое соглашение. «Болгария, Албания и остальная Румелия» (их границы конвенция, как и рейхшадтское соглашение, не обговаривала) могли стать независимыми государствами. Подтверждалось решение, принятое в Рейхштадте о недопустимости образования большого славянского государства, о возможности территориальных присоединений к Греции (Фессалии, Эпира и о. Крита) и о статусе Стамбула как вольного города.
Конвенция 1877 г. по сравнению с соглашением 1876 г. являлась несомненно успехом австрийской дипломатии. В развернувшейся дискуссии с Горчаковым, Андраши проявил себя расчетливым и осторожным политиком, умело готовя почву для отказа от данных ранее обещаний. Он сумел настоять на австрийской оккупации Боснии и Герцеговины и сохранении Новипазарского санджака за султаном, при том с условием, чтобы через санджак была обеспечена свобода коммуникаций Австро-Венгрии для торговли на Востоке, недвусмысленно дав понять виды на него имперского руководства. В планах последнего с принятием окончательного решения об оккупации Боснии и Герцеговины Новипазарский санджак стал занимать особое место. Митровица, один из городов санджака, являлась головной станцией железной дороги, идущей из Салоник, которую в Австро-Венгрии желали продолжить до Вены через Белград. В Петербурге так точно и не выяснили на какие районы Герцеговины может рассчитывать Черногория, и Горчакову не удалось добиться согласия Андраши присоединить к черногорскому княжеству участок на Адриатическом побережье. Зимний дворец пошел на подписание конвенции, а по сути, соглашения о дележе Европейской Турции, стремясь не допустить создания антирусского блока, как это произошло в Крымскую войну. Здесь находили весьма важным получение также согласия на независимость болгарского государства, пусть даже двух – «Болгарии» и «Румелии», а не автономии, как в Рейхштадте. Ради этого были принесены в жертву сербские национальные устремления и Босния и Герцеговина, что шло в разрез с традиционным балканским курсом России.
Между тем, державы предприняли еще одно усилие выработать условия для восстановления мира и порядка в Юго-Восточной Европе путем созыва участниками Парижского конгресса 1856 г. международной конференции. В основу ее повестки был положен выдвинутый британским кабинетом Б. Дизраэли тезис о независимости и территориальной целостности султанских владений. Англия открыто демонстрировала свою солидарность с Портой, отказывавшейся идти на уступки своим христианским подданным. При этом Лондон отнюдь не игнорировал возможность краха Османской империи и хотел получить свою часть раздела «балканской добычи». Например, в виде военно-морской базы на полуострове Галлиополи, лежащим между Дарданеллами и Саросским заливом Эгейского моря, или даже на Черном море (Варна, Синоп, Батум). Конференция в Стамбуле, проходившая с декабря 1876 г. по январь 1877 г., провалилась. Султан Абдул Хамид II, уверенный в поддержке англичан, официально отверг требования держав, а позже – Лондонский протокол 31 марта, явившийся последней попыткой держав призвать Порту к реформам в Боснии, Герцеговине и Болгарии.
24 апреля 1877 г. российский император Александр II, прибывший в Главную ставку командования в Кишиневе, подписал манифест об объявлении войны Турции. Это была десятая русско-турецкая война за 300-летний период. В союзе с Россией выступали балканские страны. 16 апреля между Петербургом и Бухарестом была подписана военная конвенция, регламентирующая проход русской армии через территорию Румынии. Этим соглашением Россия фактически признавала Румынию в качестве суверенного государства. 21 мая румынский парламент провозгласил независимость страны, а правительство объявило войну Порте. Черногория возобновила военные действия с турками, а Сербия 13 декабря начала вторую войну с Турцией. Болгарские ополченцы сражались вместе с русскими частями. В тылу турок действовали партизанские отряды боснийцев и герцоговинцев.
Форсировав Дунай, русская армия в конце июня вступила на болгарскую территорию и захватила стратегическую инициативу. Передовой отряд генерала И. В. Гурко занял важнейший Шипкинский перевал через Балканский хребет. Но 19 июля, опередив русских, в крепости Плевна – главном узле дорог Северной Болгарии, засел самый талантливый из турецких военачальников Осман-паша, совершивший марш-бросок от границ Сербии. Оставлять крупную турецкую группировку в тылу представлялось опасным и основные силы русской армии начали осаду Плевны. Три ее штурма окончились неудачей. По просьбе русского командования под Плевну прибыли румынские войска. Для руководства фортификационными работами приехал военный инженер, герой обороны Севастополя Э. И. Тотлебен. Тем временем в течении почти пяти месяцев русские вместе с болгарскими ополченцами героически обороняли Шипку от пытавшихся прорваться через перевал в Северную Болгарию войск Сулеймана-паши, переброшенных из Черногории. 10 декабря Осман-паша, исчерпав возможности сопротивления, предпринял отчаянную попытку вырваться из Плевны. Операция не удалась и турки сложили оружие. Русское командование, вопреки существовавшим канонам, решило развернуть зимнее наступление в горах. Генерал М. Д. Скобелев, пройдя через Балканские горы, вышел в тыл турецким частям, защищавшим выходы из Шипкинского перевала, и 8–9 января 1878 г. под Шейново разгромил их. Началось широкое наступление русских войск по всему Балканскому театру военных действий. 20 января был занят Адрианополь. Русская армия, как и в 1829 г., вышла на подступы к турецкой столице. 31 января 1878 г. в Адрианополе были подписаны перемирие и «Основания мира», включавшие максимум русских требований.