Свою нелинейную тактику генерал Румянцев опробовал в битве при Ларге 18 июля 1770 года. Он отказался от построения войска в единое каре, разбив его на несколько дивизионных. Они были более мобильны и открывали возможность для взаимной обороны. Перед фронтом каре ставилась артиллерия, выстроенная батареями. Большая роль отводилась рассыпному строю егерей.
Перед битвой при Кагуле великий визирь Иваззаде Халил-паша, командующий турками, допустил старую ошибку: переоценил силы османской армии. Действительно, 150-тысячное войско, состоявшее на две трети из конницы и на треть из пехоты, значительно превосходило по численности русское. Вместе с нерегулярными кавалеристами и казаками со стороны Российской империи в бою приняло участие около 30 тысяч человек. Именно численное преимущество, по замыслу визиря, должно было принести победу.
31 июля османское войско расположилось по левую сторону реки Кагул и начало строить окопы. Русская армия была зажата между озерами Кагул (куда впадает одноименная река) и озером Ялпуг, продовольствия оставалось лишь на несколько дней. Румянцев мог бы отступить, чтобы подождать подкрепления и провизии, но не стал этого делать. Было решено застать врага врасплох.
В ночь на 1 августа русская армия вышла из лагеря в сторону османских укреплений. Румянцев принял решение выстроить войско в пять различных каре с небольшим резервом в каждом. В главном насчитывалось около 6 тысяч человек, остальные были вдвое меньше. Напасть внезапно не удалось: когда русские подошли к османскому лагерю, то увидели готовую к бою конницу. Тогда Румянцев подключил артиллерию, чтобы переместить атаку турков с центра: после удара главной батареи османы бросились на русских волной с флангов.
В то же время Петр Румянцев отправил резервные колонны создать для турков препятствия к отступлению. Видя этот маневр, османы ринулись назад, осыпаемые артиллерийским огнем.
К утру русские отбили вражескую атаку и двинулись на главный ретраншемент турков. Артиллерийский обстрел велся с обеих сторон, но удары армии Румянцева были более точно спланированы, турки же стреляли беспорядочно, целясь преимущественно по главному каре.
В один момент порядка 10 тысяч янычар с саблями ворвались в одно из каре и опрокинули некоторые полки, расстроив его неожиданной атакой. Часть полков побежали искать спасения в центральный. Тогда в расстроенное каре въехал сам главнокомандующий и лично остановил солдат. Увидев Румянцева ошарашенные воины пришли в себя и отбили атаку, поддерживаемые центральной батареей артиллеристов. Русская конница ударила по вражеской пехоте. Оборона турков рухнула под натиском кирасиров и карабинеров. Армия Румянцева вошла в османский лагерь, враги бросились бежать. К трем часам дня бой был закончен.
Изрядно измотанное русское войско не стало преследовать отступивших турков в тот же день. 2 августа Румянцев направил им вслед корпус Фридриха Бауэра, который завершил полный разгром османской армии.
Потери турков в битве при Кагуле достигли 20 тысяч человек. В рядах русской армии было убито 353 человека, ранено 550, еще 11 пропали без вести. Победителям досталось немалое количество трофеев - орудия, знамена, большой обоз, снаряжение, припасы. Это была не последняя битва в том году, но благодаря Кагульскому сражению военная кампания 1770 года завершилась безоговорочной победой русских.