В 14 часов 55 минут Скобелев приказал боевой части в составе восьми батальонов начать штурм. Войска двинулись с музыкой и барабанным боем: владимирцы на редут № 1, суздальцы на редут № 2 и соединительную траншею; стрелки прикрывали правый фланг и поддержали суздальцев. Турки встретили атаку фронтальным огнем и фланговым из четырех Кришинских редутов, а с востока — из редутов Араб-Табии и Омар-бея. Достигнув Зеленогорского ручья, части остановились. Нужно было придать им энергии, и Скобелев немедленно влил свой ближайший резерв. Ревельский полк двинулся как на учении, перешел Зеленогорский ручей и начал подниматься на крутой скат, увлекши за собою и другие части. Однако, дойдя до половины ската, войска вновь залегли и остановились, а большая часть суздальцев, владимирцев и стрелков, не поднявшихся из оврага, начала отходить назад.
В эту критическую минуту Скобелев уже знал, что атака нашего центра не удается, и, следовательно, он со своими войсками лез прямо в мешок или ловушку, но его вера в свои силы и силы командуемых им войск была слишком велика, чтобы он мог повернуть назад; поэтому он не колеблясь влил свой последний резерв целиком, приказав Либавскому полку и 11-му и 12-му стрелковым батальонам также идти в атаку. Свежие части вновь подтолкнули движение, но в то же мгновение кризис усложнился наступлением из Плевны турецких подкреплений, ударивших во фланг русским. Уже на правом фланге завязался штыковой бой, а центр и левый фланг начали приостанавливаться. У Скобелева, не имевшего более ни одного штыка резерва, оставалось одно средство — своим личным примером воодушевить изнемогавших бойцов.
Дав шпоры коню, он карьером помчался с 3-го гребня в передовые линии. Его картинное появление было замечено войсками. Подобно электрической искре, оно зажгло их сердца. Бросившись с неудержимым порывом вперед, перемешавшиеся люди разных частей ворвались в передовые окопы, и в 4 часа 25 минут редут № 1 был взят. Произошла жестокая рукопашная схватка. Много турок было перебито, а остальные отступили к лагерю, в 300 саженях к северу, и, рассыпавшись на гребне перед ним, открыли огонь. Тотчас же начали стрельбу по редуту и все Кришинские укрепления, а затем турки произвели три атаки, с севера, запада и востока, но все они были отбиты нашим огнем и контратаками.
Одновременная наша атака на редут № 2 была отбита; атаковавшие войска отошли частью в лощину к югу, частью в редут № 1.
Скобелев переехал опять на 3-й гребень и организовал подготовку вторичной атаки на редут № 2, для чего приказал обстреливать его артиллерией, а затем, получив в подкрепление три сборные роты из людей, собранных в тылу, под начальством подполковника Суздальского полка Мосцевого, направил их в атаку. Поддержанный атакой войск из редута № 1, Мосцевой взял около 6 часов и редут № 2. Комендантами редутов были назначены: № 2 — Мосцевой, а № 1 — майор Горталов.
Взятие Скобелевских редутов произвело панику в турецких войсках; беглецы искали спасения в городе, разных укреплениях и даже в главной квартире Османа-паши. Наш блестящий успех, одержанный меньшими силами против больших неприятельских, поддержанных огнем всего Южного фронта турок, требовал самого энергичного развития, но Скобелев оказался совершенно одиноким в своем боевом порыве и, вполне поняв эту печальную обстановку, принял все зависевшие от него меры для закрепления своей блистательной победы. Ночью в редут № 1 были доставлены два орудия, и бойцы в глубокой тьме рыли траншеи и приспособляли редуты; конечно, вследствие отсутствия шанцевого инструмента окопные работы были отнюдь не совершенны. Вскоре после того как были отбиты две попытки турок в 11-м часу атаковать редуты, войскам доставили патроны, сухари и воду. Сам Скобелев провел ночь, мечась между редутами и позицией 3-го гребня, где с двумя батальонами эстляндцев и 1000 бойцов, собранных им из разных частей, обеспечивал защиту редутов от атаки с юга. Чтобы поддержать боевую готовность, он в течение ночи несколько раз обходил войска, делал расчет и посылал сильные патрули.
Прибывшему около полуночи адъютанту главнокомандующего Скобелев разъяснил положение дела и представил письменную просьбу о подкреплении если и не для развития успеха, то хотя бы для удержания взятого с бою.
Рано утром 31 августа пришло приказание главнокомандующего князю Имеретинскому и Скобелеву: «Укрепиться на занятых позициях вперед до особого приказания, но подкрепления не ждать за неимением их».
Вечером Осман-паша получил донесение о критическом положении западных укреплений. Потеря Скобелевских редутов разделяла турок на две части и открывала русским доступ к Плевне; при этом нравственные и физические силы турецких войск были надломлены. Осман решил ради спасения Плевны обрушиться с утра на Скобелева с 15–20 батальонами, ослабив оборону на всех остальных позициях.
Что касается действий кавалерии, то генералы Лошкарев и Леонидов бездействовали: первый у Дольного Дубняка, а второй у д. Брестовец; они ограничились установлением между собой связи, выслав каждый по одному разъезду.
Действия 31 августа. Все русско-румынские войска оставались на местах и к активным действиям не переходили; некоторые батареи вели огонь по турецким укреплениям. В 8 часов утра турки произвели атаку на Гривицкий № 1 редут, отбитую огнем Архангелогородского, Вологодского и Селенгинского полков при содействии артиллерии. Вечером редут был передан румынам, но, по просьбе князя Карла, в нем остались две русские роты.
Генерал Зотов не нашел возможным поддержать Скобелева, и только благодаря собственной инициативе последнему удалось получить весьма ослабленный предшествующим боем Шуйский полк. В 9 часов утра, когда бой на Зеленых горах был в полком разгаре, ординарец Скобелева просил у генерала Крылова, командовавшего 4-м корпусом, подкрепления, и Крылов тотчас послал Шуйский и Ярославский пехотные полки, но генерал Зотов приказал «немедленно вернуть посланные на выручку войска ввиду опасного положения артиллерии 4-го корпуса». Генерал Крылов отказался исполнить это приказание, и Шуйский полк успел перейти за Тученицкий овраг; тогда Зотов лично отправил ярославцев в общий резерв.
К рассвету 31 августа Скобелевские редуты с траншеями были заняты двумя батальонами эстляндцев и сборными командами всех частей 2-й дивизии и 3-й стрелковой бригады. В резерве за 3-м гребнем у Скобелева были одна рота эстляндцев, два сборных батальна и две с половиной сотни. К Тученицкому оврагу и против редута Юнус-бея были выдвинуты цепи из сборных команд. В распоряжении князя Имеретинского оставались артиллерия, Калужский полк и две с половиной роты либавцев.
Наша передовая позиция (редуты с траншеями), а равно и сообщения ее с 3-м гребнем обстреливались с флангов и тыла. Против турецкой артиллерии Скобелев выдвинул на 3-й гребень 10 орудий. Надо отметить, что в батареях много орудий не действовало и не хватало снарядов.
В седьмом и девятом часу турки произвели две атаки на редут № 1 со стороны редута Баглар-паши, но обе были отбиты огнем с передовой позиции и выдвинутых из резерва стрелков на северный склон 3-го гребня. Тогда турки начали подготавливать свою третью атаку с фронта и против левого фланга. Двенадцать полевых орудий резерва Османа от редутов Баглар-паши и Араб-Табии обстреливали продольным огнем всю передовую позицию.
В 10 часов 30 минут турки двинулись весьма энергично. Защитники редутов под губительным огнем сперва поодиночке, а потом кучками начали оставлять укрепления. Тогда Скобелев, как и накануне, бросился навстречу отступавшим, увлек их своим личным примером мужества и успел водворить порядок в редутах. Третья атака была отбита.
В это время адъютант главнокомандующего привез Скобелеву записку генерала Зотова: «По приказанию великого князя, если вы не можете удержаться на занятых вами позициях, то начните, но по возможности отнюдь не ранее вечера, медленное отступление к Тученице, прикрываясь конницей Леонтьева. Сообщите это приказание Его Императорского Величества князю Имеретинскому. Держите все это в великом секрете, а в том, что вы поймете и сумеете сделать должное, сомнения нет. Гривицкий редут у нас в руках, но продолжать наступление не с чем, а потому решено медленное отступление». Эта записка показывает, что верхи командования сильно упали духом, а также обрисовывает полное доверие к Скобелеву в критические минуты.