Укрепления Перекопа защищали 50 тысяч татар и 7 тысяч турок под начальством крымского хана Селим Гирея III.
Разделив свой корпус на семь колонн, Долгоруков в ночь с 13 на 14 июня начал штурм Перекопской линии. Две колонны действовали в центре, одна – против левого фланга, а четыре – против правого фланга перекопских укреплений. Главные удары наносились по слабым участкам, в то время как на сильно укрепленных участках производились только демонстрации, отвлекающие противника от направления главного удара. К 15 июня Перекопская линия пала, а гарнизон крепости Орь капитулировал. Так же успешно действовал Сивашский отряд, который высадился на косе 17 июня, а в ночь на 18 июня штурмом овладел крепостью Арабат. Действия войск прикрывались с моря эскадрой Сенявина.
После разгрома татарских войск на Перекопе Селим Гирей бежал в Румелию, поручив защиту Крыма Ибрагиму-паше. Последний предлагал сначала защищаться в Карасубазаре, но затем отошел к Кафе, надеясь на прибытие подкреплений из Константинополя.
29 июня основные силы Долгорукова подошли к Кафе и начали бомбардировку ее укреплений. Стоявшие на рейде турецкие корабли после обстрела русской артиллерией ушли в море.
Русские войска стремительно атаковали Кафу, и комендант отдал приказ сдать крепость. Турки под Кафой потеряли около 3500 человек. Считается, что турок и татар там было 95 тысяч, но, по мнению автора, эта цифра явно преувеличена. Тем не менее численность неприятеля существенно превышала число русских.
Узнав о взятии Кафы, турки, находившиеся в Керчи, поспешили отплыть на кораблях в Стамбул. Русские войска без боя заняли Керчь и Еникале.
22 июня отдельным отрядом генерала Брауна был взят Козлов (Евпатория). Вскоре русские войска заняли восточный и южный берега Крыма, включая Судак, Ялту, Балаклаву и Ахтиар.
Быстрое продвижение русских войск в Крыму в известной степени было обусловлено раздорами среди татар. Так, еще до начала похода Долгорукова едисанцы, бубжаки и джамбулуки (орды, кочевавшие в Северном Причерноморье) объявили себя сторонниками России. В худшем случае они держали нейтралитет. Естественно, что тут не обошлось без подкупа. Толька едисанской орде Екатерина отстегнула 14 тысяч рублей якобы за обиды, чинимые орде запорожцами.
В самом Крыму после бегства Селим Гирея царило безвластие. Несмотря на продолжение боевых действий, с конца июня крымская верхушка находилась в переписке со штабом Долгорукова. Фактически с конца июля большая часть крымских татар согласилась на перемирие.