1769年8月，俄海军波罗的海舰队的一部分俄国战舰，通过地中海进入爱琴海，与土耳其海军对峙。当时的土耳其海军在爱琴海上的兵力十分强大，远远优于远道而来的俄军舰队。同时，俄舰的补给很困难，海军陆战部队也数量甚少。然而土耳其人却一直认为，叶卡捷琳娜要派一支舰队环绕欧洲来到爱琴海，简直不可想象，便没有做多少应战准备。现在俄军舰队真的出现在眼前时，倒使土耳其人在惊悸之余，反而没有了与之决战的勇气和信心。而俄军舰队不同，他们历尽千辛万苦远征爱琴海，为的就是同土耳其人决战一场。尽管对手远比他们强大，俄国舰队还是决定立即发动攻击。
俄国分舰队(战列舰9艘、巡洋舰3艘、攻坚舰1艘，辅助船和运输船17艘，共有火炮820门)在阿列克谢·格里戈里耶维奇·奥尔洛夫上将指挥下，经积极搜索，发现土耳其分舰队(战列舰16艘、巡航舰6艘和小船约50艘，共有火炮1430门，水师总督哈桑·贝伊统领)。土耳其舰船排成两条战斗线，在希俄斯海峡距岸0.5海里抛锚停泊。拉开了防守的架势。6月24日，召开舰长作战会议，通过斯皮里多夫海军上将(俄国分舰队作战的实际指挥官)提出的攻击土舰队作战方案。该方案抛弃风行一时的线式战术原则，而采取几乎垂直于土分舰队战斗线的单纵队，驶帆接敌，近距(50～70米)攻击土分舰队前卫和中军一部，同时以数舰集中突击“雷阿尔～穆斯塔法”号旗舰，打乱土分舰队指挥。俄国分舰队前卫在斯皮里多夫指挥下对敌舰发起攻击。经两小时激战，“雷阿尔～穆斯塔法”号被击沉，俄“叶夫斯塔菲”号战列舰连同629舰员亦沉没。土耳其分舰队失去指挥，在岸防炮连的掩护下退入切什梅湾，尔后被俄国分舰队封锁在湾内。
此时土耳其舰队的阵容布置得很呆板，而且他们又不知道俄舰的情况，无法作相应的调整。更加糟糕的是，土耳其的海军将领大都对海战是外行，加之训练方法陈旧，士兵的素质也不高。当然，更为荒唐的是，土耳其舰队的几名舰长在战斗打响之前竟上了岸，离开了指挥岗位。1770年7月5日上午，俄舰发起了进攻。土军舰队仓皇失措，急忙砍断锚链，逃进了切斯马湾。土军战舰龟缩在湾内不敢出击，想依靠岸上炮兵的轰击，阻挡俄舰的进攻。
土耳其人知道，俄军舰队是远道而来，补给很困难，难以打持久战，所以他们决定采取守势，避而不战，以消耗敌人。俄军统帅对土耳其人的策略十分清楚，同时也意识到，土军舰队比自己强大，如果他们出来同自己硬拼，胜负难料，没准儿会重创俄军。土军现在虽然不攻只守，但时间长了，俄军会不战而垮。但从另一方面看，土军实际上又是在作茧自缚，将自己置于被动挨打的境地。这样，俄军反倒能不断对土军实施打击。俄军统帅决定与土耳其舰队速战速决，一举歼灭之。
为全歼土耳其舰队，斯皮里多夫于7月6日夜间命令格雷格海军少将率前卫(7艘军舰)冲向切什梅湾人口。夜间，前卫各舰在敌火下冲入切什梅湾，拖锚停泊，向土分舰队发射燃烧弹，烧毁数艘土舰。尔后4艘纵火船又相继进行火攻。
夜战中，伊林中尉指挥的纵火船击中土战列舰，使其起火燃烧，火势延及其他土分舰，拂晓时，土分舰队全军覆没：战列舰15艘、巡航舰6艘、小船40余艘被烧毁;战列舰1艘、大桡战船5艘被俘：至少有1～1.1万人阵亡。这次夜战，俄舰船无一损失，仅亡11人。俄国切什梅大捷，是因舰员训练有素，作战勇敢以及斯皮里多夫指挥有方所致。
切什梅海战具有重大的军事战略意义。土耳其统帅部丧失舰队后，被迫彻底放弃在希腊群岛向俄军发动进攻的企图，转为集中力量保卫达达尼尔海峡和濒海要塞。俄国舰队完全控制了希腊群岛。切什梅海战为俄国海军学术的发展作出了重大贡献，为开创俄国海军机动进攻战术奠定了基础。为纪念切什梅海战，专门颁发奖章，并在皇村(今普希金市)树起一座纪念碑(切什梅海战纪念柱)。