След победата в Люлебургазко-бунархисарската операция, Първа и Трета български армии под командването на ген. Радко Димитриев са само на около 30 км. от Цариград. Между тях и столицата обаче е укрепената Чаталджанска линия, както и 107 400 турски войници. Българите са около 176 000, а и двете войски са обхванати от епидемия от холера, като при турците тя е по-тежка.

Чаталджанската укрепена позиция се намира на 30 км. от Цариград. Главната линия е дълга 25 км. Има изградени 29 укрепления и 3 дълговременни форта. От Първа и Втора източна армия, турците формират 3 низамски и 2 редифски корпуса. Общо турците имат 107 400 души и 308 оръдия. Тактиката на турците е следната: понеже се смята, че и тук българите ще атакуват по целия фронт, да се води пасивна отбрана до изтощаване на противника, а след това да се мисли за контранастъпление. В случай на пробив на позицията, турците са готови да организират още 2 отбранителни линии преди Цариград.

За атака на Чаталджанската позиция, българите отделят 118 000 души, от наличните 176 000 в Първа и Трета армии. Планът е първо да се проведе артилерийска подготовка и след това да се атакува позицията. Трябва да се отбележи, че българите нямат тежка обсадна артилерия. Освен това има големи проблеми с доставката на провизии. Българските войски трябва да атакуват фронт от 25км, като не е определена точка за нанасяне на решителен удар.

На 17 ноември 1912 година, в 5:30ч сутринта, Първа софийска дивизия атакува и спира при Папас-Бургаз. Българската артилерия е лошо разположена и не е ефективна. Шеста бдинска дивизия също настъпва, минава р. Карасу, приближава укрепленията и заема добри позиции за тяхната атака. Девета плевенска дивизия атакува в участъка Накашкьой – укрепление VII. Близката река пред 35-и Свищовски полк се оказва дълбока и мнозина се удавят, докато я преминават. Първа бригада от Девета плевенска дивизи я попада под силен артилерийски турски обстрел. Докато се изтегля, по нея започва да стреля и артилерията на Трета балканска дивизия, която погрешно я смята за турска пехота...Въпреки това Четвърти плевенски полк достига укреплението Мешелик-табия и се готви да го атакува през нощта. Трета балканска дивизия настъпва в участъка до езерото Деркос. Първа и Втора бригада на дивизията завземат предните окопи на турците. Ген. Димитриев издава заповед нашите части да се окопаят и да се готвят за решителна атака на следващия ден. През нощта 29-ти Ямболски полк завзема форта Илеритабия. Там нашият полк попада под силен турски, но и поради слабата координация - и български обстрел, и се оттегля от форта на сутринта. Четвърти плевенски полк пробва да атакува форта Мешелик-табия, но завзема само предните окопи.

На 18 ноември ръми дъжд. Има и гъста мъгла. Турците започват силен огън и контраатакуват. Българските части пред с. Еникьой не издържат и отстъпват. Българските атаки по целия фронт са неуспешни водят до големи жертви. Поради мъглата, нашата артилерия няма как да стреля и да подкрепи пехотата. Поради лошото положение, Ген. Радко Димитриев решава да прекрати атаката на Чаталджанска позиция. На 20 ноември е сключено временно примирие между страните от Балканския съюз и Турция, което продължава 2 месеца. Този първи неуспех на българската армия през войната спира устремното българското настъпление и показва на турците, че българският войник не е непобедим. Българските загуби са тежки – 2838 убити и изчезнали, близо 9000 ранени.