Екатерина II пошла на объединение в одних руках функций главнокомандующего и главного переговорщика для того, чтобы максимально ускорить завершение затянувшейся войны. Одновременно командующий дунайской армией готовил стремительный удар по турецким войскам в Северной Болгарии.
В апреле Румянцев получил от императрицы „последние кондиции“ для будущих переговоров с великим визирем. В них выражалась готовность российского правительства идти на большие уступки. Графу разрешалось пойти на передачу татарам Керчи и Еникале при условии признания Портой независимости Крымского ханства, а также получения Россией Кинбурнского замка „с надлежащим к нему округом всей… степи, по Буг реку“. Румянцеву предлагалось также требовать от визиря уступки или разрушения Очаковской крепости, но на этом пункте рекомендовалось не настаивать.
Таким образом, по итогам победоносных военных кампаний Россия уже была готова согласиться на весьма скромные приобретения.
Но Румянцев в статусе главного российского переговорщика проявил самостоятельность. Так, он запросил в числе османских компенсаций за оставление русскими крепостей на Керченском полуострове Гаджибейский замок (на месте нынешней Одессы). Тем самым граф повысил цену российских уступок в Крыму, что вызвало обеспокоенность в Стамбуле.
Вполне ожидаемо этот вариант территориального размена получил отрицательный ответ. Однако в начале мая 1774 г., когда по переписке визирь Мухсун-заде намекал на необходимость более серьёзных уступок с русской стороны, войска Румянцева перешли Дунай.
Их вступление на Балканы было неожиданно для турок, поскольку всем своим видом ранее дунайская армия демонстрировала подготовку к оборонительным действиям. Кроме того, показательно усиливались русские эскадры в Средиземноморье и на Азовском море. Румянцев предлагал также организовать осаду Очакова, но эта операция была запланирована на более поздний срок.
За Дунаем Румянцев ставил перед корпусами Михаила Каменского и Александра Суворова задачу — не ввязываясь в крепостную войну, продвигаться к Шумле, где размещалась ставка великого визиря. Спустя месяц главные силы русской армии во главе с Румянцевым также переправились через Дунай и блокировали Рущук и Силистрию с сильными турецкими гарнизонами.
20 июня 1774 г. объединённый отряд Каменского и Суворова (около 24 тыс. человек) одержал победу над основными силами (40 тыс. человек) турецкой армии в многочасовом бою у Козлуджи (ныне — город Суворово в Болгарии).
В итоге визирь был блокирован и вынужден был направить Румянцеву послание с предложением объявить новое перемирие и начать мирный конгресс. На этот раз уже русский главнокомандующий ответил отказом: „… если хотите мириться, то пришлите полномочных, чтобы заключить, а не трактовать главнейшие артикулы… И доколе сии главнейшие артикулы не утверждены будут, действия оружия никак не перестанут“.
16 июля османские уполномоченные Ресми-Ахмед эфенди (хранитель султанской печати) и Ибрагим-Мюниб (канцлер, министр иностранных дел) прибыли для ведения переговоров в деревню Кючук-Кайнарджи, где находилась ставка Румянцева.
В связи с тем, что сотрудники русской дипломатической службы (во главе с Алексеем Обресковым) задерживались на левом берегу Дуная, Румянцев назначил российским уполномоченным генерал-поручика Николая Репнина и особо оговорил — переговоры должны занять не более пяти дней.
К вечеру следующего дня были достигнуты договорённости по всем основным вопросам мирного урегулирования.
Крымское ханство получало политическую независимость, при сохранении духовной связи с султаном. Россия оставляла за собой Керчь, Еникале и Кинбурн, а также участок черноморского побережья между Днепром и Бугом. Все иные крепости в Крыму, на Тамани и Кубани возвращались ханству. Торговля по Чёрному морю, равно как по Дунаю и Средиземному морю, „взаимным образом обеим империям дозволена“. Кроме того, Турция обязалась выплатить контрибуцию в размере 4,5 млн рублей.
Российская империя взамен уступала Порте занятые русскими войсками Очаковскую область, Бессарабию, Дунайские княжества, все острова в Средиземноморье, „выговоря для жителей островских и помянутых провинций свободное отправление веры, облегчение в податях и сохранение при их привилегиях“.
Таковы были предварительные условия мирного договора. В ночь на 18 июля они были оправлены визирю.
Тем временем русские войска продолжали теснить турецкие отряды, уничтожали продовольственные запасы вокруг осаждённых османских крепостей.
Мухсун-заде попытался оспорить передачу татарам турецких крепостей на Таманском полуострове и Кубани, однако русский генерал-дипломат был непреклонен. Вечером 22 июля Кючук-Кайнарджийский мирный договор был подписан на предложенных Румянцевым условиях.
Главнокомандующий нарочно старался приурочить заключение этого судьбоносного документа к годовщине не столь радостного для России Прутского мирного договора с Турцией (от 23 июля 1711 г.) Таким образом Пётр Румянцев стремился окончательно перевернуть страницу истории, омрачавшую правление его крёстного отца (по некоторым данным, будущий полководец был последним крестником Петра I, в честь которого и был назван).
В донесении императрице Румянцев с гордостью рапортовал, что подписание мира свершилось „без всяких обрядов министерских, а единственно скорою ухваткою военной…“.
26 июля в ставке русского командования состоялся размен текстов договора, подписанных сторонами. В тот же день всем имперским войскам и флотам была отдана команда прекратить боевые действия.