Trzeci szturm Dowództwo Naczelne armii rosyjskiej po kolejnym niepowodzeniu zdobycia twierdzy rozpoczęło koncentrację dużych sił. Turcy przygotowywali się do silnej obrony. Utrata Plewny przedstawiała niebezpieczeństwo zdobycia przez Rosjan przepraw na Dunaju. Do trzeciego szturmu Rosjanie skoncentrowali 83 tys. żołnierzy i 424 działa (w tym 32 tys. żołnierzy i 108 dział rumuńskich), przeciw 34 tys. żołnierzy i 78 dział Turków. Naczelnym dowódcą trzeciego szturmu był formalnie książę rumuński Karol I, a faktycznie szef sztabu gen. lejtnant P.D Zotow. W czasie walk pod Plewną był obecny także car rosyjski Aleksander II i wielki książę Mikołaj Mikołajewicz Romanow. Przygotowanie i prowadzenie trzeciego szturmu było niewłaściwe, tak jak i dwóch poprzednich. Szczególnie kierunki głównych uderzeń były wybrane niewłaściwie. Rosyjsko-rumuńskim wojskom 30 sierpnia (11 września) udało się, z dużymi stratami, opanować tylko jedną redutę obronną na zachód od Plewny. Na południowy wschód od Plewny wojska rosyjskie poniosły olbrzymie straty i nie mogły pokonać obrony tureckiej. Tylko na kierunku pomocniczym, na lewym skrzydle tj. na południowy zachód od Plewny oddziałowi gen. majora M.D Skobielewa udało się zdobyć tureckie pozycje i podejść bezpośrednio pod twierdzę.