Чтобы не дать турецким войскам выстроиться для атаки, М.И. Голенищев-Кутузов двинул вперед всю свою конницу. Смелыми и решительными действиями она опрокинула неприятеля. Русская пехота, не медля, двинулась на Бабадаг. Во вражеское укрепление егеря и мушкетеры ворвались вслед за отступающим противником. 15 тысяч турок, бросив укрепленные позиции и походный лагерь, бежали через лес к Бизарджину, преследуемые русской конницей.

В бою у Бабадага турки, так и не проявившие упорства, лишились до 1500 человек. Потери русских составили всего несколько человек. Победителям достался походный неприятельский лагерь, 8 медных пушек, 4 знамени, большие запасы пороха и хлеба.

Докладывая генерал-аншефу Н.В. Репнину об убедительной победе при Бабадаге, измаильский комендант сообщал: «Четвертого сего месяца… имел я удачу разбить знатный корпус неприятеля под командою Ахмет сераскера трехбунчужного… Неприятель… защищался в пятнадцати тысячах турок и около осьми тысяч хану принадлежащих; урон его простирается до тысячи пятисот человек… В Бабадаге истреблены большие их магазейны, около тридцати четвертей и запас пороха. При сем деле наш урон весьма мал и состоит почти весь в казаках…»

За «знатное дело» при Бабадаге генерал-поручик М.И. Голенищев-Кутузов был награжден первым орденом в истории Российского государства — орденом Святого Александра Невского. Представление о награждении императрице Екатерине II подготовил светлейший князь Г.А. Потемкин-Таврический.

Разбитые при Бабадаге турецкие войска оказались только авангардом огромной 80-тысячной армии верховного визиря, собранной у крепости Силистрия, стоявшей на Дунае. Другая султанская армия сосредоточивалась на черноморском побережье у крепости Варна. Противник шел к Мачину отдельными корпусами, и это облегчало задачу русских войск.

Главнокомандующий армией генерал-аншеф Н.В. Репнин, оценив ситуацию, решил упредить верховного визиря и разгромить те его войска, которые первыми подошли к Мачину. М.И. Голенищев-Кутузов получает приказ с Бугским егерским корпусом и 500 донскими казаками выступить из Измаила к Галацу. Аналогичный приказ о выступлении получает и князь С.С. Голицын, имевший под ружьем до 40 тысяч человек при 66 орудиях.

Русские войска переправились через Дунай и, совершив 25-километровый марш, вышли к Мачину на рассвете 28 июня. Здесь они перестроились для сражения в атакующий боевой порядок: правое крыло князя С.С. Голицына упиралось в Дунай, центром командовал генерал-поручик князь Г.С. Волконский, левое крыло составил корпус М.И. Голенищева-Кутузова, которому главнокомандующий отводил решающую роль в Мачинском сражении. Ему предстояло во время артиллерийской канонады обойти правый фланг турецких войск и ударить им в ближний тыл, отрезав пути отступления к Бабадагу и Силистрии.

Кутузовский корпус имел по численности сильный состав. Пехота состояла из четырех батальонов бугских егерей, двух батальонов Белорусского, четырех Сибирского и двух Киевского гренадерских полков. Корпусную кавалерию составили Ольвиопольский и Воронежский гусарский полки, семь полков донских казаков. Корпусу было придано 24 орудия полевой артиллерии.

Мачинское сражение началось с артиллерийской дуэли. Полевые орудия Голицына и Волконского стали бомбардировать турецкий лагерь. Одновременно кутузовские войска атаковали высоты на правом неприятельском фланге. Каждый шаг вверх давался с боем. Успех в этой схватке обеспечили первый и четвертый батальоны бугских егерей, которые по приказу генерал-поручика М.И. Голенищева-Кутузова, хорошо владевшего ситуацией, забрались на крутые скаты и, ударив в штыки по туркам, оттеснили неприятеля.

Войска, поднявшиеся вслед за егерями на мачинские высоты, построились для атаки в пять каре: три — в первой линии, два — во второй. Кавалерия встала на левом фланге второй линии. Быстро перестроив корпус в атакующий боевой порядок, Кутузов продолжил наступление на главные позиции неприятеля. Султанский паша решил остановить фланговый удар русских. Огромная масса турецкой конницы бросилась во фронтальную атаку, но была встречена губительным огнем артиллерии и отбита картечными залпами.

Турки, имея преимущество в коннице, несколько раз возобновляли нападение, но все их массированные атаки отбивались с неизменным успехом. Длившееся три часа сражение закончилось поражением султанских войск. Окончательную победу русским принесло обходное движение кутузовского корпуса и его решительная атака с тыла. Османы бросили свой походный лагерь и обратились в бегство по Гирсовой дороге или рассеялись по окрестностям, не помышляя больше о сопротивлении.

Как показали пленные, с противной стороны участвовала почти вся султанская армия численностью более 80 тысяч человек. Трофеями русских стали 35 медных орудий, военное имущество двух походных лагерей. Потери турок составили не менее 4000 человек. Войска генерал-аншефа Н.В. Репнина потеряли 141 человека убитыми и до 300 ранеными.

Выигранное сражение показало, с одной стороны, образцовый уровень руководства русскими войсками, их мужество и боевую выучку, высокий класс профессионализма артиллеристов. С другой стороны, заметный упадок к концу войны боевого духа турецкой армии, что не могло компенсировать ее численное превосходство.

Главнокомандующий русской армией князь Николай Васильевич Репнин доносил об одержанной победе императрице Екатерине II: «Расторопность и сообразительность генерала Кутузова превосходят всякую мою похвалу… Я не в силах достойно выхвалить искусство, мужество и беспредельное усердие главных командиров атаки кн. Волконского, кн. Голицына и Кутузова».

Все три генерал-поручика были награждены Военным орденом Святого великомученика и победоносца Георгия 2-го класса. Это была боевая награда полководческого уровня.

В высочайшем рескрипте императрицы Екатерины II о награждении М.И. Голенищева-Кутузова Георгиевским крестом говорилось: «Усердная Ваша служба, храбрые и мужественные подвиги, коими Вы отличились в сражении при Мачине и разбитии войсками нашими под командою генерала князя Репнина многочисленной турецкой армии, верховным визирем Юсуф-пашою предводимой, где Вы, начальствуя над войсками левого фланга, при стремительных и многочисленных неприятельских нападениях преодолели все трудные переходы, в движениях Ваших соблюли отличное искусство и порядок, а в поражении неприятеля мужество и храбрость, учиняют Вас достойным… ордена святого… Георгия… второго класса».

Мачинская победа русского оружия и разгром турецкого флота Ф.Ф. Ушаковым у мыса Калиакра поставили точку в крушении военной силы Блистательной Порты. Главнокомандующий князь Н.В. Репнин начал мирные переговоры, на которые принуждена была пойти побежденная Порта. Окружение султана, высшее военное командование уже не питали никаких надежд на дальнейшее сколько-нибудь благоприятное ведение войны.

31 июля 1791 года в городе Галаце воюющие стороны составили предварительные условия мирного договора. Стамбул попытался всячески затянуть ход переговорного процесса, и лишь 29 декабря того же года в Яссах мир был окончательно заключен.

Турция подтверждала условия Кючук-Кайнарджийского мирного договора, отказывалась от каких-либо притязаний на Крым, признав присоединение Крыма, Кубани, Тамани с крепостью Анапа к Российской империи и уступив ей Новороссию с Очаковом. Тем самым Россия прочно утверждалась на Черном море.