13 апреля 971 года Цимисхий начал бой на подступах Преславы. В результате этого боя византийцы захватили Преслав, и только немногим русам во главе со Сфенкелом удалось прорваться и уйти в Доростол.
17 апреля Цимисхий двинулся к Доростолу, заняв по пути ряд болгарских городов. 23 апреля византийское войско, значительно превосходившее рать русов, подошло к Доростолу. Передовой отряд византийской пехоты осматривал окрестные леса и овраги в поисках засады.
Первый бой под Доростолом произошел уже 23 апреля 971 года. Русы напали из засады на передовой отряд византийцев. Они уничтожили этот отряд, но и сами погибли. Когда Цимисхий подошел к городу, русы ожидали врага на ближних подступах к Доростолу, «сомкнув щиты и копья, наподобие стены». Греки перестроились в боевой порядок: посередине стала пехота, на флангах — конница в железных латах; спереди, прикрывая фронт, — легкая пехота: стрелки из лука и пращники — они непрерывно пускали стрелы, метали камни. Бой был упорный, русы отразили 12 атак. Победа колебалась: ни та, ни другая сторона не брала верх. К вечеру Цимисхий сам повел всю свою конницу против утомленного противника. Под ударами многочисленной конницы византийцев пехота русов отступила и укрылась за городскими стенами Доростола.
24 апреля византийское войско строило укрепленный лагерь под Доростолом. Цимисхий выбрал небольшую возвышенность, на которой были установлены шатры, вокруг выкопан глубокий ров и насыпан земляной вал. Цимисхий приказал воткнуть в землю копья и на них повесить щиты. 25 апреля византийский флот подошел к Доростолу и блокировал город со стороны Дуная. Святослав приказал вытащить свои ладьи на берег, чтобы их не сжег враг. Русы оказались в окружении. В тот же день Цимисхий подступил к городу, но русы не вышли в поле, а только бросали камни и метали стрелы в противника со стен города и из башен. Византийцам пришлось возвратиться в свой лагерь.
Второй бой под Доростолом произошел 26 апреля. Войско русов вышло в поле и выстроилось в пешем строю в своих кольчужных бронях и шлемах, сомкнув длинные, до самых ног, шиты и выставив копья. После атаки, византийцев завязался упорный бой, который шел долгое время без перевеса. В этом бою пал храбрый воевода Сфенкел. Утром 27 апреля бой возобновился. К полудню Цимисхий направил отряд в тыл дружины Святослава. Опасаясь оказаться отрезанными от города, русы отступили за крепостные стены.
После того, как прибыли суда и загородили выход в море, Святослав принял решение сесть в крепкую осаду. В ночь на 29 апреля вокруг Доростола был вырыт глубокий ров, чтобы осаждающие не могли близко подойти к крепостной стене и установить осадные машины. У русов не было съестных припасов, и в темную ночь на 29 апреля они на ладьях провели первую большую вылазку за продовольствием. Русы успели обшарить все окрестные места и с большими запасами продовольствия возвращались домой. В это время они заметили на берегу греческий обозный стан: люди поили лошадей и рубили дрова. В одну минуту русы причалили, обошли их лесом, разгромили и с богатой добычей вернулись в город. Цимисхий, пораженный дерзостью русов, приказал усилить бдительность и не выпускать русов из города. С суши он приказал перекопать все дороги и тропинки и выставить на них стражу.
Осада продолжалась. В это время стенобитными и метательными машинами греки разрушали городские стены и убивали их защитников. В один из дней после обеда, когда бдительность врага была ослаблена, Святослав совершил вторую вылазку. В этот раз русы подожгли осадные сооружения и убили начальника осадных машин. Этот успех воодушевил их.
Третий бой состоялся 20 июля. Воины Святослава вышли из города и построились для боя. Первые атаки византийцев были отражены, но после потери русами одного из крупных военачальников они «закинули щиты за спины» и начали отступать. Византийцы нашли между убитыми русами женщин, которые в мужском снаряжении сражались так же храбро, как и мужчины.
На другой день Святослав собрал военный совет и стал думать с дружиной, как им быть и что делать дальше? Одни предлагали спасаться бегством в темную ночь, другие советовали начать мирные переговоры. Тогда Святослав, тяжко вздохнув, отвечал так: «Деды и отцы завещали нам храбрые дела! Станем крепко. Нет у нас обычая спасать себя постыдным бегством. Или останемся живы и победим, или умрем со славой! Мертвые сраму не имут, а, убежав от битвы, как покажемся людям на глаза?!» Выслушав своего князя, дружина решила сражаться.
Четвертый, последний бой был дан 22 июля. Рать русов вышла в поле, и Святослав приказал запереть городские ворота, чтобы никто не мог думать о спасении за крепостными стенами. Войско Цимисхия также вышло из лагеря и построилось для боя.
На первом этапе боя русы атаковали византийские войска. Около полудня греки начали отступать. Цимисхий со свежим отрядом всадников задержал наступление русов и приказал уставшим бойцам освежиться водою и вином. Однако контратака византийцев не имела успеха: русы сражались стойко.
Византийцы не могли использовать свое численное превосходство, так как руссы не удалялись далеко от города. Вследствие этого Цимисхий решил применить хитрость. Он разделил свое войско на два отряда. Одному отряду под командованием патрикия Романа и столоначальника Петра было приказано вступить в бой, а затем отступить, чтобы заманить противника на открытую равнину. В это время другой отряд под командованием Варды Склира должен был зайти с тыла и преградить врагу путь отступления в Доростол. Этот план Цисмихия был удачно осуществлен: византийцы стали отступать, а русы, увлеченные успехом, начали их преследовать и удалились от города. Однако бой носил упорный характер, и победа долго склонялась то в одну, то в другую сторону. Отряд Варды атаковал с тыла обессилевших русов, и начавшаяся в это время буря понесла тучи песка в глаза войску Святослава и помогла византийцам. Расстроенные натиском спереди, теснимые сзади, среди вихря и ливня, русы храбро сражались и с трудом пробились к стенам Доростола. Так закончился последний бой под Доростолом.
На следующий день Святослав предложил Цимисхию начать мирные переговоры. Несмотря на то, что византийцы имели численное и техническое превосходство, они не смогли разбить своего противника в полевом бою и штурмом взять Доростол. Войско русов стойко выдержало трехмесячную осаду. Враг вынужден был согласиться на условия, предложенные Святославом. После заключения мира Святослав обязался не воевать с Византией, а Цимисхий должен был беспрепятственно пропустить ладьи русов и выдать им по две меры хлеба на дорогу. Обе стороны скрепили свои обязательства клятвами.
После заключения мира состоялось свидание Святослава с Цимисхием. Они встретились на берегу Дуная, после чего рать русов двинулась к Понту. Коварные византийцы предупредили печенегов о том, что русы идут малой дружиной и с богатой добычей. Печенеги ждали войско Святослава у днепровских порогов, самого опасного места на всем пути. «Не ходи, князь, — говорил старый воевода Свенельд, — не ходи к порогам: там стоят печенеги…» Князь не послушался. Он пошел к порогам и, увидев печенегов, опять спустился назад. После тяжелой зимовки на Белобережье дружина пошла вновь. В жестоком бою с печенегами пал Святослав и почти вся его дружина. В Киев вернулся только один воевода Свенельд с небольшим войском. Печенежский князь Куря сделал из черепа Святослава чашу-братину и пил из нее в память победы над русским князем.
Святослав предпринял поход на Византию с целью утвердиться на Дунае, что имело в то время для государства русов важное политическое, экономическое и военное значение. Внешняя политика Святослава была направлена на расширение Древнерусского государства, на усиление его могущества и обеспечение безопасности. Русский князь настойчиво стремился овладеть бассейном Дуная, чтобы надежно обеспечить путь «из варяг в греки». Занимая Балканы, русы создавали плацдарм для удара по Византии с суши. Кроме того, попытка Святослава удержаться в Переяславце на Дунае показывает стремление перенести политический центр Древнерусского государства ближе к богатым странам юга и объединить все славянские племена.