Тогда император Иоанн Цимисхий вызвал в Константинополь самых опытных полководцев Византии: Варда Склира и победителя арабов патриция Петра и приказал им готовиться к войне против князя Святослава. Тому стало известно о военных приготовлениях византийцев, и он сам пошёл в поход на Царьград.
Весной 970 года войско русичей стремительно пересекло болгарскую землю и Балканские горы, разметав там неприятельские заслоны. Пройдя таким образом около 400 километров, оно осадило город-крепость Аркадиополь. Так война вошла в византийскую провинцию Фракию.
Под Аркадиополем и произошла первая битва Святославова войска с византийским, которым командовал Варда Склир. Императорская армия понесла большие потери, и её предводитель вместе с остатками своих полков закрылся в аркадиопольской крепости. А Святослав часть своих отрядов направил от осаждённого ими города в соседнюю Македонию.
Тогда император Иоанн Цимисхий перехитрил князя, дав ему большую дань. Войско русичей, их союзники болгары, венгры и печенеги покинули Фракию и Македонию. Византийская империя обрела мир… чтобы подготовиться к новой войне.
Цимисхий со всех концов Византийской империи собрал огромную армию и на исходе марта 971 года в проливе Босфор провёл смотр флоту, имевшему на вооружении так называемый «греческий огонь» — смесь смолы, серы и нефти. Перед византийским огненосным флотом была поставлена задача блокировать устье Дуная, чтобы отрезать ладейному флоту русичей путь к отступлению.
Весной 971 года император во главе двух тысяч «бессмертных» торжественно выступил в поход из своей столицы. В Адрианополе его поджидала огромная византийская армия. Быстро преодолев Балканские горы, императорские полки неожиданно оказались перед стенами болгарской столицы Преславы и осадили её. В городе находился отряд русичей под командованием воеводы Свенельда. Вместе с болгарскими дружинниками число защитников города составляло всего 8,5 тысяч человек. Византийцы попытались с ходу взять крепость, но были отбиты. Тогда в ход пошли камнемётные машины, которые обрушили на городские стены огромные камни и горшки с «греческим огнём». Через два дня осаждавшие ворвались в пылающий город. Вырваться из Преславы удалось только дружине воеводы Свенельда и немногим болгарским воинам. Царь Борис с семьёй попал в плен.
23 апреля император Иоанн Цимисхий, совершив стремительный марш, подошёл к городу-крепости Доростолу. Однако первую битву под его стенами русичи у византийцев выиграли, уничтожив из засады большой передовой отряд малоазиатских всадников. Но это не остановило императорскую армию, размеренным шагом выходившую на большую равнину перед Доростолом.
Однако там византийцев уже поджидали русичи: пешие воины опоясали крепостные стены плотным строем, прикрывшись червлёными щитами и выставив вперёд копья. Иоанн Цимисхий согласился на битву, приказав начать общую атаку. Однако воины Святослава сумели отразить даже таранный удар тяжеловооружённой панцирной византийской конницы. Пробить строй русской пехоты она не смогла. На этом битва закончилась: византийцы отошли в свой лагерь, русичи — за крепостные стены.
Началась осада Доростола, вокруг которого византийцы выкопали глубокий ров и насыпали высокий вал, в котором были устроены ворота. Лев Диакон сообщает о силах сторон во время осады Доростола: у русичей было 37-40 тысяч воинов, у византийцев (греков) — 45-60 тысяч. Однако число осаждённых каждодневно сокращалось, тогда как к императору постоянно подходили свежие подкрепления, и его армия не испытывала нужды в продовольствии.
Осада Доростола длилась с 24 апреля по 22 июня 971 года. За это время осаждённые потеряли погибшими и умершими от болезней 15 тысяч человек, а их противник — 15-20 тысяч убитыми в многочисленных схватках под крепостными стенами.
Положение осаждённых особенно ухудшилось, когда по Дунаю к Доростолу подошёл многочисленный неприятельский флот. Русичи, чтобы спасти свои ладьи от «греческого огня», перенесли их на руках под самые крепостные стены и оставили их там под защитой лучников.
На третий день осады, 26 апреля, князь Святослав вновь вывел своё войско в поле. Русичи бились в пешем строю и простояли на равнине всю ночь, однако византийцы не решились продолжить сражение. Через два дня к Доростолу подошли обозы с баллистами и катапультами, метавшими на большие расстояния камни, бревна, тяжёлые стрелы и глиняные горшки с «греческим огнём». Однако пододвинуть тяжёлые метательные машины под крепостные стены византийцам не удалось: русичи за одну ночь выкопали на их пути широкий и глубокий ров.
Осада крепости затягивалась; в крепости осталось мало продовольствия и появилось много больных. В полдень 19 июня воины Святослава совершили неожиданную вылазку из крепости (императорская армия отдыхала после сытного обеда) и изрубили множество баллист и катапульт, так досаждавших им. На следующий день они вновь вышли из крепости и в бою нанесли немалый урон панцирной коннице катафрактов.
