К 9 часам следующая в авангарде дивизия Племянникова была атакована янычарами (10 тысяч). Но с помощью других русских дивизий их атака была отбита, и янычары убежали обратно в окопы. Подойдя вплотную к турецкому лагерю, Румянцев подал сигнал начала общей атаки. Бросив лагерь, турки бежали на юг. Отряд крымских татар отошел к Аккерману.
В сражении при Кагуле турки потеряли до 20 тысяч человек, почти все свои пушки и обозы. Потери русских составили 1,5 тысячи убитыми и ранеными.
Корпус Боура преследовал отступавших к Дунаю турок и 23 июля настиг их у Кагула, где на 300 кораблях турки пытались переправиться через Дунай. Часть турецких судов была потоплена, а остальные войска были взяты в плен вместе со своими оставшимися пушками и обозами.
Дорога на Дунай русским войскам была открыта. За эту операцию Румянцев был первым награжден только что учрежденным орденом Св. Георгия 1‑й степени.
После Кагульского сражения Румянцев, обращаясь к солдатам, сказал: «Я прошел все пространство до берегов Дуная, сбивая пред собою в превосходном числе стоявшего неприятеля, не делая нигде полевых укреплений, а поставляя одно мужество и добрую волю вашу во всяком месте за непреоборимую стену».
Румянцев имел на эти слова полное право. Русские во всех войнах с татарами и турками строили войско в одно каре или в три, и в последнем случае ставили одно каре возле другого так близко, что четыре фаса, составляющих одну треть действующих войск, не могли принимать участие в сражении и своим огнем защищать друг друга, так же как и кавалерию, которая не могла держаться против превосходной турецкой конницы. Румянцев совершенно изменил и образ войны и вид построения войск к битве. Он не ожидал турок, но искал их в поле и через это породил нравственную силу войска, заменявшую численность.
Он, разделяя свою армию на малые каре по две и три тысячи человек каждое, дал им быстроту и подвижность. Он помещал кавалерию колоннами за каре и артиллерию впереди каре, по флангам и в резерве. При удобном местоположении Румянцев мешал каре с колоннами. Иногда шел на неприятеля, построив войска в колонны, перестраивал их в походе при нападении кавалерии и даже отражал эту последнюю, имея в боевом порядке одни колонны, прикрытые густой цепью стрелков и огнем артиллерии, которая во всех сражениях, данных Румянцевым и подчиненными ему генералами, шла впереди и своим огнем, еще до удара в штыки, производила расстройство в рядах неприятеля. Так было и при Ларге, и при Кагуле.
Недаром, поражаемые при каждой встрече губительным огнем русской артиллерии, турки приписывали свои неудачи прежде всего вероломным, по их понятиям, действиям русских войск: «Русские надеются на превосходство своей пальбы, против которой действительно не устоять никому… Но пусть только они не стреляют в нас, а выступят на бой с нами, как храбрые воины, с мечами в руках; тогда увидят они, на самом деле, могут ли неверные противиться мусульманам…»
В сражении при Кагуле Румянцев разделил пехоту на пять каре. Это позволило подкреплять одни части армии другими, поддерживать в продолжение нескольких часов беспрерывный бой против многочисленных войск противника, сбить неприятельскую артиллерию концентрическим действием батарей и обойти турецкий лагерь с фланга.
Наградой за Кагул стал патент, подписанный Екатериной II и гласивший: «Известно и ведомо да будет каждому, что Мы Графа Петра Румянцева, который Нам Генерал-Аншефом служил, для его оказанной в службе Нашей ревности и прилежности, в Наши Генерал-Фельдмаршалы, тысяча седмь сот седмьдесятого года, Августа втораго дня Всемилостивейше пожаловали и учредили; якоже Мы сим жалуем и учреждаем, повелевая всем Нашим помянутого Графа Петра Румянцева за Нашего Генерал-Фельдмаршала, надлежащим образом признавать и почитать: напротив чего и Мы надеемся, что он в сем ему от Нас Всемилостивейше пожалованном новом чине, так верно и прилежно поступать будет, как то верному и доброму Офицеру надлежит. Во свидетельство того Мы сие Нашею Собственною рукою подписали, и Государственною печатью укрепить повелели».
Благодаря в ответном послании императрицу за милость, Румянцев напишет: «Русские подобно древним Римлянам, никогда не спрашивают: сколько неприятелей, но где они?»
Сражение при Кагуле – одна из самых славных побед русского оружия на всем протяжении ХVIII в., наиболее крупная и значимая победа во всех русско-турецких войнах. После Ларги и Кагула численный перевес турецких армий практически утратил всякое значение. Если еще в кампанию 1769 г. русские военачальники опасались стремительных атак турецкой конницы и ударов холодным оружием турецкой пехоты, то теперь эти опасения были рассеяны.