Турки попытались втащить орудие на высоту Сахарная Голова восточнее русских позиций. Русские отследили это движение, и канонир Мирошниченко безукоризненным выстрелом сбросил пушку вместе с расчетом с вершины Сахарной Головы. За первым орудием последовало второе. Как только турки взгромоздили на Голову третье орудие, по нему принялась стрелять вся батарея русских, и больше на Сахарную Голову орудий никто не выкатывал.
Резервы, скупо отмеряемые Столетовым, носились вдоль всей линии обороны. Турки бросали в бой табор за табором, отражали их атаки одни и те же потрепанные и до крайности вымотанные роты. Столетов не мог дать отдыха никому, на позициях оставались даже легкораненые. Русские приблизились к полному краху. На перевязочном пункте раненые, способные шевелиться, начали разбирать оружие.
Катастрофа не состоялась в последний момент. Авангард 4-й бригады Радецкого примчался к высотам, пехотинцы ехали на казачьих и обозных лошадях. Прибывшая помощь сходу пошла в штыки. Турки не были плохими солдатами. Они просто потратили 13 часов на штурм Круглой и Центральной батарей. Не бывший до сих пор в бою батальон, ревущий «Ура!» и лезущий в штыки, оказался слишком страшным противником: турки отступили. На высоту поднялись стрелки, а за ними — обозники и местные жители. Вода, вино, бинты, боеприпасы. Многократно превосходящий противник не уничтожил отряд, защищавший Шипку, и теперь, пожалуй, перевал не смог бы отобрать у орловцев, брянцев и болгар даже лично Сатана.
На следующий день прибыла дивизия Драгомирова. Она тут же пошла в контратаку. Драгомиров в самом начале боя получил пулю в колено и более не участвовал в событиях, но русских и болгар теперь было 13 тысяч, и Шипка таким образом становилась неприступной. Однако попытки Радецкого отбить занятые турками высоты вокруг перевала стоили русским очень дорого. Бои на Шипке чуть не получили зеркальное отражение: на сей раз уже русские карабкались по склонам, терпя убийственный огонь сверху.
Славянам Шипка стоила дорого. Число убитых и раненых дошло до 3448 человек, из которых 1380 — в составе отряда, занимавшего Шипку с самого начала, до прибытия помощи. Однако турки лишились, по разным данным, от 6760 до 15 тысяч солдат. Русские похоронные команды закопали 7 тысяч турецких мертвецов, потери противника ранеными установить не удалось. В любом случае, больше штурмовать Шипку османы не могли и не хотели. Шестидневная битва, покрывшая славой русское и болгарское оружие, завершилась. Орловский и Брянский полки и Болгарский легион отвели на более спокойные участки.