Главнокомандующий поставил цесаревичу задачу прикрыть дорогу от переправы через Дунай у Систово к Тырнову, взять Рущук, овладеть Никополем и, продвинувшись вперёд, занять важнейший горный проход через Балканы у Шипки. Поскольку планы полевого Штаба армии постоянно менялись, до осады Рущука дело так и не дошло. 10 июля отряд, сосредоточив главные силы на реке Янтре и, выдвинув авангард к Обретенику, предпринял было наступательное движение на крепость Рущук, но уже 12 июля события под Плевной вызвали приостановку наступления. Отряду пришлось занять оборонительную позицию на левом берегу р. Кара-Лома и, вступив в связь с осман-базарским отрядом, ограничиться прикрытием от армии Мехмет-Али 120-вёрстного пространства от Дуная до Елены.

Здесь на Балканах цесаревичу многое открылось. Он увидел реальные стороны войны, то, чего не мог увидеть в столице в Царских апартаментах. Свои впечатления, своё мироощущение он старается передать в письмах к жене и Победоносцеву, с которыми ведёт активную переписку.

В ряде писем он довольно смело и беспристрастно критикует главнокомандующего, Главную квартиру и пребывание своего отца в действующей армии:

«Вообще, во всём и везде порядка мало, и большего сумбура и беспорядка, как здесь, трудно себе представить. Нет уж, Боже избави от подобных главнокомандующих и начальника штаба всего полевого управления; это просто наказание и кара Божья. Терпим, терпим, но, наконец, и не выдержим, и всякое терпение лопнет» (10, оп. 1, д. 707, л. 67—68). 30 июля из бивака у Широко он пишет жене: «Начало войны было столь блестящее, а теперь от одного несчастного дела под Плевной всё так изменилось, и положительно ничего мы не можем делать» (10, оп. 1, д. 707, л. 6).

4 августа оттуда же он сообщает супруге: «Только что получил твоё маленькое-премаленькое письмо № 27, за которое всё-таки благодарю, хоть грустно получать такие крошечные записки вместо длинных писем. Получил я тоже отчаянное письмо от К. П. Победоносцева, который пишет о печальном настроении умов в Петербурге после неудач под Плевной и тоже говорит, как все желают возвращения Папа обратно в Россию и как это необходимо в настоящую минуту. Я совершенно с этим согласен, и как бы мы все радовались бы, если наконец Папа решился бы вернуться в Россию, но об этом, к крайнему нашему сожалению, и думать нельзя. Папа так недоволен, когда ему об этом говорят, что мы более и не смеем пикнуть об этом. Просто досадно видеть жизнь в Главной квартире Папа: переходит с места на место, как цыганский табор, пользы от неё никакой, никому она не нужна, путает и вмешивается во всё, а Милютин уже начинает играть роль главнокомандующего или, по крайней мере, роль Мольтке в войну 1870-71 гг. Для бедного дяди Низи, я думаю, это очень неприятно, и, вместо того чтобы распоряжаться спокойно ходом всего дела, его суетят, требуют туда, сюда и предлагают свои планы или даже насильно навязывают их. Положительно не следует государю быть при армии, если он не главнокомандующий: он только служит помехой, и роль, которую играет при армии, странная, если не сказать больше» (там же, л. 42—43). Переход турецкой армии в наступление на Шипку и движение Сулеймана-паши на соединение с Мехметом-Али повлекли приказ главнокомандующего Рущукскому отряду встретить армию Мехмета и не допустить её к дальнейшему продвижению. Усиленная рекогносцировка, произведённая под непосредственным руководством цесаревича, обнаружила сосредоточие значительных сил противника, вследствие чего 14 августа фронт отряда был перемещён в новом направлении.

Медленные и нерешительные действия турецкой армии, имевшей в то время значительное превосходство сил, позволили Александру Александровичу сосредоточить оба свои корпуса на небольшом фронте и таким образом обезопасить от восточной армии противника тыл наших войск, расположенных у Плевны.

К сожалению, план штурма этой крепости, подготовленный полевым Штабом главнокомандования, свидетельствовал о весьма малой искушённости в военном искусстве его составителей. Третий штурм Плевны, также как и два предыдущих, окончился полным провалом.

В трёх штурмах наши войска потеряли 32 тыс., румыны — 3 тыс. человек. Главнокомандующий растерялся и предлагал русскую армию отвести за Дунай. «Никогда ещё не видал государя в таком глубоком огорчении, — отметил военный министр Д. А. Милютин, — у него изменилось даже выражение лица» (187, т. 2, с. 215).

Александр Александрович, остро переживая случившееся, направил императору 11 сентября письмо, в котором со всей откровенностью высказал существующее в армии недовольство на главное начальство, потерявшее всякое доверие войск. Наследник убеждал государя принять личное командование армией, назначив Милютина своим начальником штаба. Государь, читая это письмо, прослезился (187, т. 2, с. 219). Чтобы убедить Александра II принять такое решение, в тот же день наследник направил к нему своего брата великого князя Владимира Александровича, а 17 сентября снова написал длинное письмо государю, доказывая опять необходимость решительных действий. Государь не ответил на это письмо, а вызвал к себе в Горний Студень наследника лично. Цесаревич прибыл к царю 15 сентября с великим князем Владимиром Александровичем и начальником штаба Ванновским. На следующий день у государя состоялось совещание, на котором обсудили и приняли план предстоящих боевых действий. Только благодаря Д. А. Милютину было принято решение — держаться на прежних позициях и ждать прибытия подкреплений.

Неудачи и тяжёлые потери под Плевной произвели гнетущее, удручающее впечатление на армию и русское общество. «Войска не падают духом, — отметил в своём дневнике военный министр, — однако ж слышится отовсюду ропот на начальство. В России же этот ропот принимает характер общего неудовольствия; громко порицают и начальство армии, и самого государя. Не скрывают негодования на то, что должности в армии розданы великим князьям и принцам, как будто вся кампания ведётся для того только, чтобы доставить случай членам царского дома украситься Георгиевскими крестами. Этот боевой почётный знак, так высоко ценившийся в общественном мнении, раздаётся теперь с такой щедростью, достаётся так легко, что начинает терять прежнее высокое значение. Злые языки, даже в свите государя, громко говорят, что война ведётся по образцу красносельских манёвров. Ходят слухи, будто в России, в самом Петербурге, намереваются подать государю адрес для убеждения его возвратиться в свою столицу» (187, т. 2, с. 225).

«… Это несчастье и большое несчастье, что Папа сам был под Плевной, — писал Александр Александрович жене 18 сентября 1877 г. из с. Дольный Монастырь, — потому что он, не видевши никогда в жизни ни одного сраженья, попал прямо на эту ужасную бойню, и это произвело на него такое страшное впечатление, что он только об этом и рассказывает и плачет, как ребёнок. Не знаю, отдаёт ли он себе отчёт, что эта громадная жертва была принесена напрасно и совершенно бесполезно, что собственно не было никакой нужды штурмовать турецкую позицию и что можно было, наверно, предвидеть этот исход. Мы все уверены, что эта кровавая драма 30 августа была результатом того, что хотели непременно покончить с Плевной эффектом и поднести государю подарок в день его именин, ну и поднесли! Нечего сказать? Непростительно и преступно со стороны главнокомандующего подобные необдуманные действия, и нет сомнения, что он должен будет ответить перед всей Россией и отдать отчёт Господу Богу за эту отвратительнейшую драму» (10, оп. 1, д. 707, л. 189-190, 171).