Сразу же после сражения Румянцев отрядил отряд Потемкина для наблюдения за отступающим противником. Поскольку медленное продвижение 2-й армии оставляло его фланг незащищенным, Румянцев выдвинул несколько отрядов для охраны важнейших направлений и только потом двинулся к нижнему течению Дуная. Панин в это время лишь переправился через Днестр и шел по направлению к Бендерам.
Вскоре между течением рек Прут и Ларга авангарды 1-й армии, далеко выдвинутые от основных сил, обнаружили лагерь противника. Турки значительно превосходили войска Румянцева по численности: 38 тысячам русских солдат противостояло около 80 тысяч турецких, на соединение с которыми шли еще и главные силы визиря. Чтобы не допустить этого, Румянцев решает немедленно атаковать противника. Для осуществления операции он сосредоточил все свои силы, выделив лишь двухтысячный отряд для охраны мостов у Фальчи.
Командующий построил войско в четыре каре: два нацеливались на фланг неприятельского лагеря, два предназначались для атаки с фронта. На рассвете 7 июля по правому флангу турецких войск был нанесен мощный удар. Используя расчлененные боевые порядки и умело применяя артиллерию, Румянцев в 8-часовом бою полностью разгромил и обратил в бегство превосходящие силы противника.
За победу при Ларге Румянцев был награжден орденом Св. Георгия 1-й степени, став первым кавалером высшей степени Военного ордена России.
Самую громкую славу Румянцеву-полководцу в этой войне принесло сражение у реки Кагул, где ему противостояла 150-тысячная турецкая армия Халиль-паши. В тылу у русских войск, насчитывающих всего около 40 тысяч человек при 150 орудиях, действовала татарская конница. Поскольку натиск татар в тылу все более и более усиливался, то сконцентрировать все силы не представлялось возможным. Румянцеву пришлось довести численность тыловой группы до 11 тысяч человек. Таким образом, сам он располагал против войск Халиль-паши армией, насчитывавшей не более 27 тысяч при 118 орудиях.
Место турецкого лагеря было выбрано крайне неудачно, по сути, он располагался в своеобразном «мешке», между лощиной и течением Прута, заняв при этом проходившую здесь командную возвышенность. По всей видимости, великий визирь усматривал преимущество своей позиции в удобстве передвижений конницы по лощинам между хребтами для атаки расположенных южнее русских войск и действий на их тыл, если бы они вздумали с этой стороны атаковать турецкий лагерь. Невыгодность позиции, однако, была более значима: она была тесна, изрезана хребтами, изолировавшими части войск, а левый ее фланг оставался почти незащищенным. Этот последний недостаток визирь намеревался возместить искусственным укреплением позиции.
Румянцев решил атаковать турок, используя все преимущества их невыгодного расположения. Согласно плану сражения, основные усилия направлялись на левый фланг. Составленный Румянцевым план был схож с планом сражения у Ларги в том, что исход боя решался ударом основной массы сил на главном направлении, другие же операции выполняли лишь подсобную роль. Одновременно план Кагульского сражения оказался проще, а идея главного удара – ярче.
В два часа ночи 21 июля русские начали наступление. Войска стали подниматься на хребты, уходившие по направлению к лагерю противника. В начале пятого часа русские построились в боевой порядок и двинулись на врага, встретившего их плотным оружейным и артиллерийским огнем. Битва началась. Турецкая конница лощинами устремилась на наступающих, отдельный конный отряд начал в то же время обход русского фланга и окружил часть русских войск.
Для русских войск создалось крайне опасное положение. В этот момент Румянцев вызвал резерв, который оттеснил противника от устья лощины. Сюда же он приказал двинуть и артиллерию, открывшую огонь по конным массам турок, стесненным в лощине боковыми хребтами. Несмотря на большие потери, турки продолжали натиск, бросая в атаку все большие силы. Русские пехотные каре успешно отражали конные атаки, но кавалерия оказалась в критическом положении. В целях лучшей обороны ее отвели за каре, а с тыла и с флангов прикрыли пехотой, построенной в мелкие батальонные каре. Около трех часов заняло отражение натиска турецкой конницы. К восьми утра русские войска перешли в решительное наступление.
Но лишь только русские войска поднялись на небольшую высоту, лежащую в непосредственной близости к укреплению, скрывавшийся в засаде большой отряд янычар атаковал каре и стремительным натиском прорвал его фронт. Ворвавшись внутрь русского боевого построения, янычары привели его в замешательство. Первые ряды атакующих русских частей стали отступать, с трудом отбиваясь от массы наседавшего на них противника. Увидев это, Румянцев сказал находившемуся радом с ним принцу Брауншвейгскому: «Теперь настало наше дело», и бросился к солдатам. Взяв первое попавшееся ему на глаза из валяющихся на земле ружей, он закричал: «Товарищи, вы видите, что ядра и пули не решили; не стреляйте более из ружей, но с храбростию примите неприятеля в штыки». Командующий перестроил войска заново в каре и сам повел их на противника в штыковую…