В июле 1737 г. в войну против Турции вступила Австрия, но ее войска сразу потерпели ряд поражений. В августе 1737 г. в местечке Немирове на Украине начались мирные переговоры между Россией, Австрией и Турцией. С русской стороны в них, как и в 1711 г., участвовали П.П. Шафиров и А.П. Волынский. Но теперь требования предъявляли они. Русская делегация настаивала на присоединении Крыма, Кубани, Молдавии, Валахии и прочих земель «до реки Дуная». Османская империя, разумеется, не соглашалась на подобные условия. Переговоры закончились безрезультатно.
В 1738 г. активные боевые действия почти не велись. Русские войска вновь двинулись на Бендеры, вновь это был медленный изнурительный поход в каре по жаре и бездорожью, вновь огромные потери от болезней. До Бендер дойти не удалось, и Миних повернул назад. В Очакове и Кинбурне вспыхнула эпидемия чумы. Русским войскам пришлось оставить эти крепости, предварительно разрушив их. Более успешным был новый поход в Крым Ласси. Русские войска опять перешли через Сиваш и обрушились на Перекоп с юга. Укрепления были погромлены. Татарские войска больше не решались вступать в сражения и при приближении русских скрывались в Крымских горах.
В 1739 г. армия Миниха (58 тысяч человек) двинулась на крепость Хотин на реке Днестр. Русские войска переправились через Днестр и 2 августа начали наступление на Хотин. Вечером 16 августа они подошли к укрепленному турецкому лагерю у местечка Ставучаны, расположенному в 12 км к юго-западу от Хотина. Здесь находилось 90‑тысячное турецко-крымское войско под командованием Вели-паши. Утром 17 августа конница Вели-паши атаковала русское войско с флангов и тыла. Но эти атаки были отбиты с большими потерями. Миних приказал начать атаку турецкого лагеря. При подходе русских противника охватила паника. Турки и татары, бросая пушки, оружие, снаряжение, бежали в Хотин. Победа была полной. Потери Миниха составили всего 13 убитых и 54 раненых.
Пробегая через Хотин, отступавшие войска заразили паникой и 10‑тысячный гарнизон этой фактически неприступной крепости, которая была высечена в скале. 19 августа 1739 г. остатки турецкого гарнизона Хотин капитулировали.
В честь взятия Хотина обучавшийся в германском городе Фрайбурге Михайло Ломоносов написал оду, сразу сделавшую его имя известным во всей образованной России:
Бегство турок продолжалась. Они оставили Молдавию. Русские войска вступили в ее столицу Яссы.
Казалось, война, несмотря на все трудности, должна была завершиться для России очень удачно. Однако 4 сентября 1739 г. австрийцы внезапно сдали Турции Белград. 7 сентября Австрия заключила с Османской империей сепаратный мир. В Белграде срочно начались австро-русско-турецкие переговоры. С русской стороны их поручили вести французскому послу в России Вильнёву. 18 сентября он подписал мир с Турцией. Белградский договор Миних назвал «срамным миром».
Понеся в войне большие потери, затратив колоссальные средства, Россия возвращала Османской империи практически все приобретенные территории. Турция получала назад Очаков, Кинбурн, Хотин, Яссы и всю Молдавию. За собой Россия удерживала лишь Азов, но без права укреплять его и даже оставлять там гарнизон. Проблемы выхода к Черному морю, обеспечение безопасности южных рубежей России так и не были решены. На Северном Кавказе России также не удалось упрочить своих позиций. Кабарда, фактически принадлежавшая до войны России, была теперь объявлена независимой, хотя по условиям договора и Россия и Турция с Крымом могли вмешиваться в ее дела.
Причиной поспешного заключения невыгодного Белградского мирного договора 1739 г. стали прежде всего усталость России от войны, огромные расходы на нее. Поэтому при петербургском дворе стремились покончить с военными действиями как можно быстрее. Вместе с тем обстоятельства, связанные с заключением «срамного мира» в Белграде, можно считать и следствием «бироновщины» – пренебрежения правящими верхами национальными интересами страны. Белградский мир фактически аннулировал достигнутые в ходе войны победы русской армии и свел на нет ее попытку выхода к Черному морю.