«Нельзя не помянуть добрым словом храбрые болгарские дружины, 1 и 4, – говорилось в дневнике одного из русских офицеров, – будучи ослабленными, они занимали восточный склон вершины Св. Николы (ныне Столетова). Это небольшое пространство заросло кустарником, что позволяло неприятелю совсем близко приблизиться к ним. Турки не раз почти достигали вершины, но дружинники отбивали их прикладами и камнями».
К полудню на позицию прибыл 35-й Брянский пехотный полк, встреченный защитниками перевала мощным «Ура!». Его батальоны с марша вступили в бой.
Бой продолжался и следующий день – 22 августа. Велась главным образом артиллерийская перестрелка. Турки под прикрытием артиллерийского огня перегруппировывали силы, стараясь занять новые позиции, в том числе и в центральном секторе, под вершиной Малуша. На подмогу защитникам перевала утром 22 августа из Габрово прибыл полковник Иловайский с двумя орудиями конной артиллерии и несколькими десятками казаков. Прибыли и 200 болгар-добровольцев для пополнения поредевших ополченских дружин. Генерал Ф. Ф. Радецкий направил к Шипкинскому перевалу находившиеся в Елене и Тырново главные силы резерва 8-го корпуса. На позицию прибыл генерал В. Дерожинский (ему суждено было погибнуть при защите перевала).
23 августа 1877 г. Сулейман-паша изменил направление главного удара. Теперь все его внимание было направлено на правый фланг Шипкинской позиции. Для атаки позиции русских на правом фланге была выделена центральная турецкая колонна, призванная охватить вершину Шипка с западной стороны. Одновременно Сулейман-паша 23 августа атаковал Шипкинскую позицию еще с двух сторон. Тридцать девять таборов были поддержаны 18 орудиями, установленными на соседних высотах.
Но защитники стояли на своем посту. Они ответили ружейными и орудийными залпами. Только до полудня Сулейман-паша шесть раз атаковал Шипкинскую позицию, охватывая ее с трех сторон. Турки шли напролом, в надежде сломить сопротивление защитников перевала. Особенно яростным был натиск на Волынскую высоту и Шипку. К 14 часам черкесская конница атаковала позицию защитников перевала с тыла, пытаясь отрезать Габровское шоссе и прервать их коммуникации с Габрово. Однако она была отброшена. Большая батарея помогла брянцам отбить атаки рвущихся к Волынской высоте турецких орд. Туркам удалось достигнуть окопов в непосредственной близости от Центральной батареи. Но здесь они были встречены сильным картечным огнем батареи. Погибли русские артиллеристы Круглой батареи во главе с полковником Бенецким, но 12 ополченцев, занявшие их места, продолжали вести огонь до последнего снаряда. В критический момент обороны командир 35-го Брянского пехотного полка повел в контратаку 150 человек, которые выбили из окопов проникших туда турецких пехотинцев. Когда отдельные группы неприятеля достигли перевязочного пункта на перешейке, врач К. Вязенков повел в бой и раненых. К 17 часам нападающие заняли боковые высоты, угрожая центральной позиции. Истощенные нехваткой воды и продовольствия, испытывая страшную усталость после трехдневных непрерывных боев, страдая от невиданной августовской жары, русские воины и болгарские ополченцы из последних сил удерживали позицию. Гибли в неравных сражениях орловцы, брянцы, ополченцы. Одна за другой перестали вести огонь Стальная и Круглая батареи.
Наступила кульминация битвы, но прибыли долгожданные подкрепления. По всей позиции пронеслось громкое «Ура!», дружно подхваченное защитниками. Прибывшие стрелки 4-й стрелковой бригады восседали по двое – по трое на казацких конях. Первая группа поручика Буфало (205 бойцов 16-го стрелкового батальона) вышла точно к Центральной батарее и с ходу бросилась в атаку. Общими усилиями турецкие полчища были отбиты. Постепенно прибывали и другие части во главе с генералом Ф. Ф. Радецким. Солнце уже заходило, когда появились первые колонны 56-го Житомирского и 55-го Подольского пехотных полков 14-й пехотной дивизии под командованием генерала М. И. Драгомирова. Поздно ночью прибыли 53-й Волынский и 54-й Минский пехотные полки.
