На 9 юли 1877 г. Предният отряд под командването на генерал Гурко получава нареждане да премине към отбрана на рубежа Стара Загора – Нова Загора като не допусне войските на Сюлейман паша до старопланинските проходи. Защитата на Стара Загора срещу настъпващите османски сили е поверена на българското опълчение и на руски войски, разположени южно от града.
На десния фланг 2-ра опълченска дружина прикрива пътя от Чирпан. Вляво от нея 5-а опълченска дружина прихваща шосето от Стара Загора за Търново-Сеймен (дн. Симеоновград). Между тях се отбраняват две сотни от 26-и донски казашки полк. След 5-а дружина е разположена 3-та и на левия фланг до шосето за Нова Загора – 1-ва опълченска дружина. Дължината на позицията е 5 км и фланговете й се осигуряват от 9-и казански и 8-и астрахански драгунски полк.
Общата численост на отбраняващите се войски, командвани от генерал Николай Столетов, е 3500 души.
Срещу защитниците на Стара Загора Сюлейман паша насочва 15-хилядна войска със задача да обхване двата фланга на позицията и да овладее града. Настъплението на противника започва в 9, 00 ч. на 19 юли едновременно по целия фронт с главен удар срещу 2-ра и 5-а дружина.
По-късно Сюлейман паша въвежда в боя свежи сили като пренася усилията си срещу 1-ва и 3-та дружина. Около 13, 00 ч. обхваща фланговете на 3-та дружина, която понася тежки загуби и води героичен бой за спасяване на Самарското знаме.
Численото превъзходство на противника заставя руското командване да изтегли силите на Предния отряд за отбрана на Шипченския проход. На предварително устроените барикади в града опълченците и бойците на Казанския драгунски полк дават последния бой. Много от старозагорските къщи са превърнати в яки крепости, които противникът обсажда часове наред. Под развалините на обхванатия от пламъци град намират смъртта си стотици български опълченци.
В боя при Стара Загора Българското опълчение получава бойното си кръщение и с цената на 572-ма загинали доказва ролята си на първокласна военна сила.
