Решающей для судеб Крыма стала Русско-турецкая война 1768–1774 г. Она началась с набега на Россию хана Крым-Гирея в январе 1769 г. Это был последний крупный поход крымцев. Крым-Гирей с 70-тысячным войском нанес удар по пограничным крепостям Бахмуту и Елисаветграду, разорил земли в верхнем течении рек Ингул и Ингулец. Однако командующий 2-й русской армией генерал П.А. Румянцев разгромил Крым-Гирея.
Вскоре П.А. Румянцев был назначен командующим 1-й армией. Осенью 1769 г. он овладел Яссами и Бухарестом, а в 1770 г. разгромил турок в сражениях при Мертвой могиле, Ларге и Кагуле. Русский флот в том же году одержал знаменитую победу в Чесменской бухте. В 1771 г. 2-я русская армия под командованием генерала князя В.М. Долгорукова подошла к Перекопу. После решительного штурма крепость в июне 1771 г. пала. Русские войска устремились в Крым. Преодолевая ожесточенное сопротивление крымской конницы, отдельные отряды 2-й армии заняли к концу июля весь полуостров, захватив все крепости. Успешные действия войск Долгорукова в Крыму были невозможны без содействия моряков воссозданной Азовской флотилии. В июне 1771 г. адмиралу А.Н. Сенявину удалось обратить в бегство турецкую флотилию из 30 боевых и транспортных судов. Тем самым была сорвана попытка высадить десант в Крыму.
Под контролем Долгорукова крымская знать впервые с ХV в. самостоятельно избрала нового хана без оглядки на Османскую империю. На христианских церквях Кафы подняли колокола и установили кресты, что раньше было запрещено.
В 1772 г. между Крымским ханством и Россией был подписан договор о дружбе и союзе. Договор провозглашал независимость ханства. России передавались крепости Керчь, Кинбурн и Еникале. 10 июля 1774 г. в небольшой болгарской деревушке с турецким названием Кючук-Кайнарджи («маленький горячий источник») П.А. Румянцев и представитель турецкого султана подписали мирный договор. По его условиям Крымское ханство признавалось независимым. Турецкий султан сохранял право духовного главы мусульман Крыма. Русские торговые корабли получали право свободного прохода через Босфор и Дарданеллы, русские купцы могли свободно торговать во всех турецких портах, а турецкие – в России.
Кючук-Кайнарджийский договор позволил России приступить к более интенсивному освоению Северного Причерноморья, получившего название Новороссии. Инициатором и руководителем этого освоения стал фаворит Екатерины II Г.А. Потемкин. В 1775 г. он был назначен наместником и генерал-губернатором Новороссийской, Азовской и Астраханской губерний. Ему же были подчинены все казачьи войска.