Осада продолжалась. У турок был довольно кровавый обычай: они обезглавливали русских пленных, насаживали головы на пики и выставляли их вдоль крепостного рва. Наконец в декабре 1788 года, когда наступила вторая зима осады и армия стала страдать от холода, Потемкин сдался. Пообещав своим солдатам, что отдаст им полную власть над городом, как только крепость будет взята, он организовал штурм силами шести колон из пяти тысяч солдат в каждой и начал бой в четыре часа утра 6 декабря. Штурм длился всего четыре часа и стал одной из самых кровопролитных битв в российской военной истории; согласно сведениям, в то утро погибло двадцать тысяч русских и тридцать тысяч турецких солдат. Однако со взятием Очакова путь к Днестру и Дунаю был открыт.

В следующем, 1789, году русская армия захватила территорию вдоль Днепра. Города-крепости Аккерман и Бендеры сдались без боя – только в Бендерах гарнизон насчитывал двадцать тысяч человек. В том же году Белград и Бухарест заняли австрийцы. Однако в феврале 1790 года друг и союзник Екатерины – император Иосиф II умер от туберкулеза. Иосиф был бездетным, и трон унаследовал его брат Леопольд, великий герцог Тосканский, который стал императором Леопольдом II. Он не был заинтересован в продолжении войны с Турцией. В июне 1790 года он заключил с султаном перемирие, а в августе – мир. Таким образом, Екатерина осталась вести войну в одиночестве. Несмотря на то что Австрия вышла из войны, российская армия достигла низовьев Дуная и брала один город за другим, пока не остановилась около Измаила – одной из самых неприступных крепостей в Европе. Массивные стены бастиона и крепостные рвы защищали тридцать пять тысяч солдат и 265 пушек. Крепость окружили тридцать тысяч русских солдат с шестью тысячами пушек. К концу ноября 1790 года прогресса так и не удалось добиться, и три русских генерала приказали готовиться к отступлению. Обеспокоенный грядущим отступлением Потемкин послал за Суворовым, предоставив ему свободу действий: начинать штурм или прекратить осаду в зависимости от того, какой вариант он сочтет лучшим. «Поспешите, мой дорогой друг, – писал он. – Моя единственная надежда на Бога и на вашу доблесть. Здесь слишком много генералов, одинаковых по званию, и в результате они похожи на парламент, который не может принять решение». Суворов прибыл 2 декабря, изменил расположение артиллерии, начал вести ожесточенный обстрел и сообщил Потемкину, что начнет штурм в течение пяти дней. Он предложил туркам сдаться, предупредив: «Если Измаил окажет сопротивление, то никого не пощадят». Турецкое командование не выполнило требование. Русские начали штурм на рассвете. Турки оборонялись на крепостных валах, у ворот, на каждой улице, у каждого дома. Внезапная атака русских привела их в ярость. Но к четырем часам дня Измаил пал.

В течение 1788–90 годов Россия сражалась в двух войнах – на севере и на юге. В июне 1788 года Густав III, король Швеции, попытался восстановить отданные Петру Великому в начале столетия земли, пока основная часть русских войск была сосредоточена на юге. Он хотел вновь захватить Финляндию и отвоевать у России балтийские провинции, в случае же поражения, он объявил, что последует примеру королевы Христины, которая за сто лет до этого отказалась от трона, перешла в католичество и уехала в Рим. 1 июля 1788 года Екатерина получила от него ультиматум, в котором были изложены не только требования вернуть утраченные Швецией балтийские территории. Король также настаивал на том, чтобы императрица согласилась с примирительным вмешательством Швеции в русско-турецкую войну и вернула туркам Крым и другие османские территории, завоеванные начиная с 1768 года. Финальным оскорблением этого провокационного документа стало упоминание «помощи», которую король оказал России, не напав на нее во время первой русско-турецкой войны и восстания Пугачева. В Стокгольме Густав хвастал, что вскоре он будет завтракать в Петергофе, а затем войдет в Санкт-Петербург, где разрушит памятник Петру и поставит на его место свою статую. Екатерина охарактеризовала этот ультиматум как «безумный документ», который она получила от «сэра Джона Фальстафа». Потемкину она описывала его как короля, одетого в «латы, кирасу, брассары и квиссары и шишак с преужасными перьями<…> Чем я прогневила Бога, что он решил наказать меня столь ничтожным инструментом, как король Швеции?»

В июле 1789 года Густав вторгся в Финляндию и послал свой флот в Финский залив, его армия так и не смогла высадиться на берег, а морские операции были успешны лишь отчасти. В конце концов, война со Швецией так и не пришла к решающему завершению только потому, что Екатерина полностью сосредоточила свое внимание на войне с Турцией, а на Балтике лишь старалась поддерживать существующий порядок. Летом 1790 года Густав попросил о мире. Шведско-российский мир был заключен третьего августа, и все границы остались прежними, как до того момента, когда король представил свой «безумный документ». Екатерина вздохнула с облегчением. В своем письме Потемкину, который по-прежнему сражался с турками, она писала: «Велел Бог одну лапу высвободить из вязкого места [на Балтике]. <…> Теперь молю Бога, чтоб тебе помог сделать то же и с турками».

Вторая война с Турцией стала источником для колоритных историй, которые добавились к многочисленным легендам о Григории Потемкине. В одной из таких историй рассказывалось о подземном штабе, который он соорудил для себя, пока его армия осаждала Очаков. В штабе был огромный подземный зал отделанный мрамором, с рядами колонн из лазурита, огромными люстрами, мириадами свечей, большими зеркалами и целым взводом лакеев в напудренных париках и шитых золотом ливреях, которые прислуживали господину. В другой невероятной истории сообщалось о том, что Потемкин якобы содержал целый театр и симфонический оркестр из сотни музыкантов для вдохновения и развлечения. Были также и экстравагантные упоминания о любовных приключениях Потемкина, которые имели место быть во время осады Очакова. Говорили, что он содержал гарем из прекрасных женщин, в который входила княгиня Екатерина Долгорукая, чей муж служил под его командованием, и прекрасная Прасковья Потемкина, жена его родственника Павла Потемкина.

Однако самым ярким феноменом Очакова был сам Потемкин. Принц де Линь, австрийский фельдмаршал, который присоединился к Екатерине и Потемкину во время их крымского путешествия, находился в русском штабе и уговаривал Потемкина начать штурм крепости, чтобы отвлечь польские войска, сражавшиеся с австрийцами на Балканах. Несмотря на постоянный отказ Потемкина начинать штурм, Линь находился под сильным впечатлением от этого человека. Своему другу де Сегюру, находившемуся в Санкт-Петербурге, он писал:

«Я могу здесь лицезреть верховного главнокомандующего, который кажется праздным, но все время чем-то занят; у которого нет иного стола, чем его колено, иного гребня, чем его пальцы; который при любом удобном случае ложится на кушетку, но не спит ни днем, ни ночью.