Войска, поднявшиеся вслед за егерями на мачинские высоты, построились для атаки в пять каре: три — в первой линии, два — во второй. Кавалерия встала на левом фланге второй линии. Быстро перестроив корпус в атакующий боевой порядок, Кутузов продолжил наступление на главные позиции неприятеля. Султанский паша решил остановить фланговый удар русских. Огромная масса турецкой конницы бросилась во фронтальную атаку, но была встречена губительным огнем артиллерии и отбита картечными залпами.
Турки, имея преимущество в коннице, несколько раз возобновляли нападение, но все их массированные атаки отбивались с неизменным успехом. Длившееся три часа сражение закончилось поражением султанских войск. Окончательную победу русским принесло обходное движение кутузовского корпуса и его решительная атака с тыла. Османы бросили свой походный лагерь и обратились в бегство по Гирсовой дороге или рассеялись по окрестностям, не помышляя больше о сопротивлении.
Как показали пленные, с противной стороны участвовала почти вся султанская армия численностью более 80 тысяч человек. Трофеями русских стали 35 медных орудий, военное имущество двух походных лагерей. Потери турок составили не менее 4000 человек. Войска генерал-аншефа Н.В. Репнина потеряли 141 человека убитыми и до 300 ранеными.
Выигранное сражение показало, с одной стороны, образцовый уровень руководства русскими войсками, их мужество и боевую выучку, высокий класс профессионализма артиллеристов. С другой стороны, заметный упадок к концу войны боевого духа турецкой армии, что не могло компенсировать ее численное превосходство.
Главнокомандующий русской армией князь Николай Васильевич Репнин доносил об одержанной победе императрице Екатерине II: «Расторопность и сообразительность генерала Кутузова превосходят всякую мою похвалу… Я не в силах достойно выхвалить искусство, мужество и беспредельное усердие главных командиров атаки кн. Волконского, кн. Голицына и Кутузова».
Все три генерал-поручика были награждены Военным орденом Святого великомученика и победоносца Георгия 2-го класса. Это была боевая награда полководческого уровня.
В высочайшем рескрипте императрицы Екатерины II о награждении М.И. Голенищева-Кутузова Георгиевским крестом говорилось: «Усердная Ваша служба, храбрые и мужественные подвиги, коими Вы отличились в сражении при Мачине и разбитии войсками нашими под командою генерала князя Репнина многочисленной турецкой армии, верховным визирем Юсуф-пашою предводимой, где Вы, начальствуя над войсками левого фланга, при стремительных и многочисленных неприятельских нападениях преодолели все трудные переходы, в движениях Ваших соблюли отличное искусство и порядок, а в поражении неприятеля мужество и храбрость, учиняют Вас достойным… ордена святого… Георгия… второго класса».
Мачинская победа русского оружия и разгром турецкого флота Ф.Ф. Ушаковым у мыса Калиакра поставили точку в крушении военной силы Блистательной Порты. Главнокомандующий князь Н.В. Репнин начал мирные переговоры, на которые принуждена была пойти побежденная Порта. Окружение султана, высшее военное командование уже не питали никаких надежд на дальнейшее сколько-нибудь благоприятное ведение войны.
31 июля 1791 года в городе Галаце воюющие стороны составили предварительные условия мирного договора. Стамбул попытался всячески затянуть ход переговорного процесса, и лишь 29 декабря того же года в Яссах мир был окончательно заключен.
Турция подтверждала условия Кючук-Кайнарджийского мирного договора, отказывалась от каких-либо притязаний на Крым, признав присоединение Крыма, Кубани, Тамани с крепостью Анапа к Российской империи и уступив ей Новороссию с Очаковом. Тем самым Россия прочно утверждалась на Черном море.
По условиям Ясского мирного договора Россия возвращала Оттоманской империи многие завоеванные территории: Бессарабию с крепостями Бендеры, Аккерманом, Килией и Измаилом. Но перед тем, как возвратить Турции «орду-колеси», русские войска в течение двух месяцев полностью уничтожили измаильские укрепления, срыв их до основания.
Ясский мирный договор установил новую государственную границу между Россией и европейской частью Турции. Ею стала река Днестр.
«Вторая екатерининская война» дала Михаилу Илларионовичу Голенищеву-Кутузову заслуженную славу и широкую популярность в рядах русской армии. Четыре года сражений и военных походов в ходе Русско-турецкой войны 1787–1791 годов принесли ему высокие боевые награды — Святой Анны 1-й степени, Святого Александра Невского, Святого Георгия 3-й и 2-й степеней, выдвинули в число наиболее талантливых военачальников Екатерины И, блистательных последователей русского военного гения Александра Васильевича Суворова. Именно в этой войне Кутузов снискал себе впервые славу непобедимого. В обеих столицах — Санкт-Петербурге и Москве — теперь много говорили о нем.
Победы, одержанные русскими войсками под командованием М.И. Голенищева-Кутузова при Бабадаге и Мачине, участие в легендарном штурме Измаила проявили наиболее характерные черты его военного дарования: огромную силу воли, непоколебимость в осуществлении принятых решений, спокойствие в самой сложной обстановке, осмотрительность в сочетании с широкой инициативой, смелостью и решительностью в действиях. Тактическое искусство боевого генерала характеризовалось гибкостью и активностью.
Можно утверждать, что императрица Екатерина Великая, мудрая и воинственная правительница России, увидела в М.И. Голенищеве-Кутузове не только полководческие задатки. Самодержавная государыня редко ошибалась в людях, выдвигая их на высокие посты при дворе, в армии и управлении огромной державой.
Необычайное удивление в политических кругах России, да не только ее, вызвал указ Екатерины II Коллегии иностранных дел от 26 октября 1792 года о назначении генерал-поручика М.И. Голенищева-Кутузова чрезвычайным и полномочным послом в Турцию. Он сменил генерал-поручика графа А.Н. Самойлова, деятельность которого вызывала нарекания в Санкт-Петербурге.
Будущий министр внутренних дел России граф В.П. Кочубей, видный дипломат своего времени, писал российскому послу в Лондоне графу С.Р. Воронцову о том, что «никто не ожидал подобного выбора», что хотя Кутузов умный и храбрый генерал, однако «никогда его не видели использованным в делах политических».
М.И. Голенищев-Кутузов в то время находился в составе Украинской армии, стоящей в Польше, которой командовал генерал-аншеф граф М.В. Каховский. Русские и прусские войска в очередной раз наводили там «порядок». Личный рескрипт императрицы вызвал генерал-поручика в столицу, где он имел несколько аудиенций у Екатерины И. Монархиня беседовала с ним на политические темы предстоящего посольства в Стамбуле, давая строгие наставления.