В конце июля 1877 г. передовой отряд русской армии расформировали. В августе того же года Гурко отправился в Санкт-Петербург, чтобы привести оттуда свою 2-ю Гвардейскую кавалерийскую дивизию.

Прибыв с ней 20 сентября под Плевну, он был назначен начальником кавалерии Западного отряда, расположенной на левом берегу р. Вида (Вита). Изучение обстановки привело Гурко к убеждению, что одного наблюдения кавалерией за Софийским шоссе, по которому шли в Плевну к Османупаше подкрепления и продовольствие, недостаточно; надо встать на этом шоссе твердо и перерезать его; только тогда, по мнению Гурко, могла быть достигнута цель блокады. Этот план должен был, конечно, привести к ряду кровопролитных боев, которых после третьего неудачного штурма Плевны всячески избегали, но Гурко сумел внушить веру в возможность его осуществления Тотлебену, руководившему блокадой Плевны. План приняли, а выполнение его поручили Гурко, которому для этой цели в начале октября была подчинена не только кавалерия Западного отряда, но и все войска гвардии. Вступая в командование ими, Гурко обратился к войскам со следующими речами. Офицерам он говорил: «Господа, я должен вам сказать, что люблю страстно военное дело. На мою долю выпала такая честь и такое счастье, о которых я никогда не смел и мечтать: вести гвардию в бой. Для военного человека не может быть большего счастья, как вести в бой войска с уверенностью в победе, а гвардия по своему составу и обучению, можно сказать, лучшее войско в мире… Бой при правильном обучении не представляет ничего особенного: это то же, что учение с боевыми патронами, только требует еще большего спокойствия, еще большего порядка. Влейте в солдата сознание, что его священная обязанность – беречь в бою патрон, а сухарь – на биваке, и помните, что вы ведете в бой русского солдата, который никогда от своего офицера не отставал».

Солдатам он сказал: «О вас, гвардейцы, заботятся больше, чем об остальной армии… вот вам минута доказать, что вы достойны этих забот… Стреляйте, как вас учили, – умною пулею: редко, но метко, а когда придется для дела в штыки, то продырявь врага. Нашего „ура“ он не выносит».

Назначение Гурко командующим войсками гвардии и кавалерии вызвало, по словам М. А. Газенкампфа, большой переполох. В Императорской главной квартире большинство было против этого назначения, так как все начальники гвардейских дивизий и начальник Штаба Гвардейского корпуса были старше его в чине. Один только П. А. Шувалов, бывший в то время начальником 2-й Гвардейской пехотной дивизии, во всеуслышание говорил, что с радостью подчиняется Гурко, как уже заявившему себя энергичным и способным начальником отряда.

Победы под укрепленными турками селениями Горный Дубняк (12 октября) и Телиш (12, 16 октября), сыгравшие решающую роль в исходе Плевненской операции, заставили смолкнуть эти толки, доказав на деле, что гвардия попала в надежные руки. Награжденный 23 октября за эти тяжелые победы золотой с алмазами саблей Гурко предложил проект похода к Балканам, а если можно, то и за Балканы, чтобы разбить вновь формировавшуюся армию Мехмета-Али, а при благоприятном исходе этой операции разблокировать и наши шипкинские войска. Этот смелый план нашел поддержку со стороны императора, который повелел привести его в исполнение; однако осторожный К. В. Левицкий воздействовал на главнокомандующего великого князя Николая Николаевича Старшего, и Гурко разрешено было двигаться вперед лишь до Орхание, а по овладении этим пунктом «постараться занять горы и дальше не идти, пока не будет взята Плевна».

28 октября Гурко занял своей кавалерией г. Врацы, а затем Этрополь и Орхание. Турки без боя очистили сильно укрепленные позиции у сел Врачеш и Лютиково и отступили к Софии; 17 ноября войска Гурко заняли их и 21-го поднялись на Златицкий перевал через Балканы, отразив в тот же день ряд ожесточенных турецких атак на лейб-гвардии Московский полк, занимавший Араб-Конак.

Дождавшись падения Плевны, Гурко, усиленный 9-м корпусом и 3-й Гвардейской дивизией, в середине декабря двинулся далее и в страшную стужу и в бураны вновь перевалил через Балканы. Когда среди начальствующих лиц, подчиненных Гурко, поднялся ропот, он собрал гвардейское начальство и сказал: «Я поставлен над вами волею Государя Императора и только ему, отечеству и истории обязан отчетом в моих действиях. От вас я требую беспрекословного повиновения и сумею заставить всех и каждого в точности исполнять, а не критиковать мои распоряжения. Прошу всех это накрепко запомнить… Если большим людям трудно, я их уберу в резерв, а вперед пойду с маленькими…»

Во время похода Гурко всем подавал пример личной выносливостью, бодростью и энергией, деля наравне с рядовыми все трудности перехода, лично руководил подъемом и спуском артиллерии по обледенелым горным тропам, подбадривал солдат, ночевал у костров под открытым небом, довольствовался, как и они, сухарями.

После 8-дневного тяжелого перехода Гурко спустился в Софийскую долину, двинулся на запад и 19 декабря после упорного боя овладел Ташкесенской укрепленной позицией турок. 23 декабря 1877 г. (4 января 1878 г. по новому стилю) русские войска под предводительством Гурко освободили Софию.

Гурко 29 декабря 1877 г. удостоен чина генерала от кавалерии.

Для организации дальнейшей обороны страны Сулейман-паша привел с восточного фронта значительные подкрепления армии Шакира-паши, но был разбит Гурко в трехдневном бою 2–4 января у Филиппополя (Пловдива). 4 января Пловдив освободили.

Не теряя времени, Гурко двинул к укрепленному Андрианополю кавалерийский отряд Струкова, который быстро занял его, открыв путь к Константинополю (Стамбулу). В феврале 1878 г. войска под командованием Гурко заняли местечко Сан-Стефано в западном пригороде Константинополя, где 19 февраля и был подписан Сан-Стефанский мирный договор, положивший конец 500-летнему турецкому игу в Болгарии. 22 января 1879 г. за этот поход Гурко наградили орденом Св. Георгия II степени (№ 118).

5 апреля 1879 г. назначен помощником главнокомандующего войсками гвардии и Санкт-Петербургского военного округа; с 7 апреля 1879 г. по 14 февраля 1880 г. занимал пост Санкт-Петербургского временного генерал-губернатора, а с 9 января 1882 г. по 7 июня 1883 г. – временный одесский генерал-губернатор и командующий войсками Одесского военного округа, а затем перемещен на пост варшавского генерал-губернатора и командующего войсками Варшавского военного округа.

Время управления им губерниями Привислинского края и командования войсками на западной границе, так называемом передовом театре войны, совпавшее со временем наиболее обостренных отношений между Россией и державами Тройственного союза, составило целую эпоху в истории российской внутренней политики в крае. Боевая подготовка войск стояла у него на первом плане, и войска жили в сознании, что они – на передовом театре войны, на боевом посту, в каком-то особенном, полумирном состоянии, которое каждую минуту могло смениться военным. Это напряженное, повышенное состояние войск переносилось ими легко и бодро, ибо войска верили в Гурко, в его полководческие качества: верный стратегический расчет, несокрушимое при влюбых обстоятельствах спокойствие духа, его твердую волю и неиссякаемую энергию.

Постоянные разъезды Гурко по округу, постоянное присутствие его на маневрах, больших и малых, всегда тщательно организованных при помощи таких начальников штаба, как Нагловский и Пузыревский, свидетельствовали войскам о постоянном хозяйском глазе, от которого ничто и нигде ускользнуть не может. И когда звучал металлический голос Гурко, произносивший властно, твердо и спокойно: «Чтоб я этого более не видел», то все уже знали, что «этого» более и не будет.