В хода на Руско-турската освободителна война руски отряд под командването на ген. Лермонтов освобождава Бургас.
По време на войната градът е използван от османската армия като логистичен център. Към края ѝ през пристанището се изтегля и многобройно турско и черкезко население, сред което и това на Бургас. Последните 2000 турски войници и 4 оръдия са били натоварени на гемии в края на декември 1877 година. С подписването на Одринското примирие Бургас остава извън границите на бъдеща България, като за демаркационната линия между двете армии било определено билото на Източна Стара планина, което достига Черно море северно от Несебър. Така в началото на 1878 в Бургас и околните селища вечет няма официални представители на турския султан, което води до безчинствата на башибозушките и черкезки банди. На масови кланета са подложени жителите на Карнобат и Българово. Бургас е спасен благодарение на Руфат Ефенди, османския комендант на Бургаското пристанище.
На 6 февруари 1878 година, „летящ отряд“ под командването на полк. Лермонтов, имащ за задача да осигури на руския флот достъп до бургаското пристанище, като заеме позиции в Бургаския залив и спре нахлуващите от север през Дюленския проход черкези и дезертирали турски войници, освобождава Бургас. По това време в него живеят около 2950 души, основно арменци, евреи, българи, гърци и гъркомани. За първи кмет на освободения град е назначен Нико Попов. На бургаския бряг руските войски изграждат в следващите месеци военна болница, която е под ръководството на Александра Лермонтова и остават в града до средата на 1879 година.
С изпълнението на Берлинския договор от 1878 година Бургас става един от 6-те административни центрове на османската провинция Източна Румелия. По силата на договора в града се завръща и част от турското население. Решенията на Общината са обявявани на български, гръцки и османски. Въпреки липсата на вода, градът е важен търговски център и единственото голямо пристанище на Източна Румелия, а икономическото развитие привлича бежанци от Източна Тракия и Странджа планина — територии, които остават под османска власт.