Штурм Стара Загоры оказался неожиданным для Гурко: его главные силы находились у Нова Загоры. Город оборонял небольшой по численности отряд, которым руководил генерал-майор Столетов. Он разбил оборону города на два участка. Левофланговым командовал полковник Депрерадович, правофланговым — полковник Толстой. Шесть сотен горожан пополнили дружины Болгарского ополчения.
Бой длился более пяти часов. Болгарские ополченцы и русские потеряли 567 человек. Когда Столетову стало ясно, что ему грозит полное окружение, он приказал оставить город. Ворвавшиеся в Стара Загору турки устроили страшную резню болгарского населения: они истребили около 20 тысяч мирных жителей. Город был разграблен и разорён.
Гурко с запозданием получил сообщение, что к Стара Загоре подходят значительные силы неприятеля. В б часов утра того дня он выступил на помощь из Нова Загоры, но неожиданно встретился с войсками Реуфа-паши, спешившими туда же. Хотя турки были разбиты и обращены в бегство, время оказалось упущенным.
Вскоре высланная вперёд разведка донесла, что у Стара Загоры сосредоточился «черногорский» корпус Сулейман-паши. Он значительно превосходил числом Передовой отряд. Вернуть город имевшимися силами Гурко не мог. Он принял решение отойти к перевалам и там соединиться с войсками генерал-лейтенанта Радецкого. Как показали последующие события, такое решение оказалось правильным.
Однако Сулейман-паша не сразу пошёл к Шипке. Потеряв в бою за Стара Загору полторы тысячи человек, он решил привести свои войска в должный порядок и дать им отдохнуть, подтянув отставших. Турки простояли в долине реки Тунджи почти три недели, прежде чем двинулись к Шипкинскому перевалу...
...Когда Великому князю Николаю Николаевичу стали известны подробности героического боя за Стара Загору, он в донесении императору Александру II написал такие слова:
«...Болгарское ополчение дралось с блистательной храбростью».
Великий князь, на правах главнокомандующего, не поскупился на Георгиевские награды болгарским ополченцам. Каждая рота (чета) 2-й и 5-й дружин получили по два солдатских Георгиевских креста, а 1-й и 3-й дружин — по шесть таких боевых наград.
О том, что войска Сулейман-паши перебрасываются из Черногории на Дунайский театр военных действий, в штабе русской армии узнали поздно. Военный министр Милютин познакомил главнокомандующего с телеграммой, которая пришла на его имя из черногорской столицы Цетинье:
— Ваше высочество, наш агент-посланник полковник Генерального штаба Боголюбов сообщает из Цетинье важные новости.
— Слушаю, Дмитрий Алексеевич.
— Турки сняли большую часть своих войск с черногорских границ и перебрасывают их сюда, против нас. Скоро мы познакомимся с Сулейман-пашой. Его 24-тысячный корпус действовал в Северной Албании.
— Что думает делать князь Николай Негош?
— Думает наступать из Чёрных гор. Своим ополченцам сейчас дал отдых, а потом снова пошлёт их в бой.
— Для нас это важно. Можно ознакомиться с телеграммой?
— Конечно, ваше высочество. Вот она.
В боголюбовской телеграмме содержались действительно важные для штаба русской Дунайской армии оперативные сведения о ситуации на Балканах:
«...Вслед за соединением корпусов Сулейман-паши и Али-Саиба-паши под Спужем 11 июня на турецко-черногорском театре наступил перерыв военных действий. Как известно, первоначально турки готовились двинуться на Цетинье, и черногорцы оставались некоторое время в тревоге, ожидая новой угрозы, новых кровопролитных боёв. Но в это самое время события на Дунае изменили намерения турок.
Не обращая больше внимания на Черногорию как на врага совершенно второстепенного, Сулейман со своим корпусом, усиленным частью войск Али-Саиба, сел 4 июля на суда и отплыл в Румелию. Черногорцы вздохнули свободно. Приветствуя при переходе русских войск через Дунай успех оружия своих союзников, они имели причины вдвойне радоваться ему, потому что избавлялись в то же время от тяжёлого дамоклова меча у себя дома.
После отбытия Сулеймана против Черногории остались самые незначительные силы. Расчёт этих сил, представленный вашему превосходительству в подробности в моём рапорте за № 4, выше настоящей цифры, потому что со стороны Старой Сербии осталось гораздо менее, чем предполагал здесь вначале, именно не 26 батальонов, а самое большее батальонов 10: всё остальное пошло из Старой Сербии на Ниш. Словом, вместе с войсками в Албании вокруг Черногории осталось никак не больше 12-15 тысяч регулярных войск вместо прежних 50 тысяч.