29 мая Мехмед предпринял генеральный штурм. Главный удар был нанесён между воротами Святого Романа и Харисийскими, где стены более всего пострадали во время обстрелов. Остальные колонны штурмующих должны были отвлечь внимание защитников от этого направления. Бой завязали ранним утром нерегулярные части. Через несколько часов, когда византийцы стали уставать, Мехмед начал постепенно выдвигать отборные регулярные войска. В перерывах между атаками работала артиллерия. Один из выстрелов гигантской пушки Урбана обвалил часть стены у ворот Святого Романа. Вскоре туркам удалось прорваться в этом месте в город и отворить ворота. Турецкая армия хлынула через них внутрь Константинополя. Одновременно прорвался через укрепления десант с турецких кораблей, штурмовавший стены со стороны Золотого Рога. Турки рассеялись по городу и начали беспощадно избивать христиан. Грабежи и убийства продолжались в течение трёх дней. За это время было продано в рабство свыше 60 тысяч человек. 1 июня в покорённый Константинополь вступил сам султан. Проехав по его улицам, он осмотрел храм Святой Софии и в ознаменование победы мусульман над неверными велел превратить его в мечеть. Сам город, получивший имя Стамбула, сделался отныне средоточием турецкой государственности. Это было событие почти символическое, означавшее превращение Турции в мировую державу, - империя наконец обрела достойную себя столицу.
Следующим противником Мехмеда стала Сербия, война с которой возобновилась в 1454 году. Летом 1456 года султан подступил к Белграду. Его защищал старый враг турок воевода Трансильвании Янош Хуньяди. Осаждавшие имели почти двойное превосходство над противником. Их наступление поддерживали 300 пушек. Тем не менее они потерпели поражение. Вначале Хуньяди напал на турецкую флотилию, которая перекрывала подвоз осаждённым подкреплений по Дунаю. Турки потеряли в сражении большую часть своих кораблей. Когда же они 27 июня пошли на штурм, гарнизон Белграда сделал неожиданную вылазку и контратаковал нападавших столь решительно, что даже янычары не выдержали его натиска. После этого сражения, в котором погибло множество турецких воинов, Мехмеду пришлось снять осаду и отступить к Софии. Однако эта победа не могла серьёзно повлиять на ход всей войны. Наступление турок вскоре возобновилось, и к 1459 году они овладели всей страной. Подобно Болгарии, Сербия обратилась в одну из провинций Османской империи.
Шло покорение и других областей. За три года до этого, в 1456 году, признала власть турецкого султана Молдова. В 1460 году было завершено завоевание Греции. В 1461 году под власть турок попал последний осколок Византийской империи - Трапезундская империя на севере Малой Азии. Сильнейшая крепость трапезундцев - Синопа - была захвачена без боя благодаря предательству. Сам Трапезунд, осаждённый с суши и моря, оборонялся почти месяц, но потом должен был капитулировать. Всех его греческих жителей Мехмед переселил в Стамбул. В 1462 году под власть Османов перешёл Лесбос, а в 1463 году - Босния. В 1467 году произошёл перелом в продолжавшейся уже многие годы войне в Албании, но до окончательного завоевания этой небольшой страны было ещё далеко.
Параллельно шло расширение турецких владений в Азии. После покорения Трапезундской империи Мехмед обрушился на давнего врага Османов - Караманский бейлик. К этому времени владения тамошнего бея охватывали значительную часть полуострова, включая побережье Средиземного моря. Упорная война продолжалась 12 лет. На помощь караманцам пришёл их союзник - правитель Ак-Коюнлу Узун-Хасан. Тем не менее в 1473 году Мехмед нанёс тяжёлое поражение караманскому бею и превратил его в своего вассала. После этого пришла очередь туркменов из Ак-Коюнлу. 11 августа 1473 года Мехмед разгромил Узун-Хасана у города Отлук-бели. В 1475 году, после нового поражения туркмен, все малоазийские владения Ак-Коюнлу отошли к турецкому султану, который, таким образом, сделался повелителем всего полуострова. В том же году Мехмед направил большой флот (свыше 370 судов) с огромным войском к побережью Крыма. В короткий срок турки захватили здесь все генуэзские колонии: Кафу, Керчь и Судак, а также город Тану в устье Дона на Азовском море. Прибрежная полоса Крыма была присоединена к владениям султана. Крымский хан, кочевавший со своей ордой в степной части полуострова, признал себя вассалом Мехмеда. Точно так же в 1476 году вассалом Турции стала Валахия.