Сражение прекратилось самым неожиданным образом. Над Доростолом нависли тяжелые тучи. Разразилась сильная гроза, шквальный ветер ударил в лицо русским воинам, а потом на сражавшихся хлынули потоки косого колющего дождя. Русские трубы протрубили сигнал отхода в крепость. Воины забросили за спины щиты и, не теряя боевого строя, стали медленно отходить к Доростолу. Византийцы не решились преследовать непобежденного противника и дали возможность пешей фаланге русичей уйти в крепость.
На другой день князь Святослав Игоревич, продемонстрировав в последний раз перед византийцами силу русского войска, начал переговоры с императором Иоанном Цимисхием. Тот с радостью принял условия противной стороны: русские «возвратятся на родину, а ромеи… не нападут на них по дороге… а кроме того снабдят их продовольствием…» Император для переговоров с князем Святославом отправил свое доверенное лицо — епископа Феофила.
Итак, военного поражения под Доростольской крепостью в прямом смысле князь-воитель Святослав не потерпел. Согласно «Повести временных лет», он в конце сражения, «видевъ же мало дружины своея, рече в себе: „Поиду в Русь, приведу боле дружины“». Это летописное свидетельство того, что киевский князь собирался вновь пойти войной на Византийскую империю.
Условия ухода русского войска с берегов Дуная были почетными. Князь Святослав соглашался сдать крепость Доростол и уйти из Болгарии на Русь. Император Иоанн Цимисхий обязывался пропустить его беспрепятственно и даже снабдить на дорогу хлебом. Ладьи у русичей были свои. После этого состоялась знаменитая в истории личная встреча двух государей-полководцев. Святослав пожелал встретиться с самим императором — вероятно, захотел в лицо увидеть своего упорнейшего и достойного противника.
Описание их встречи на дунайском берегу сохранилось в «Истории Льва Диакона». Это единственный письменный источник, из которого потомки узнали о внешности князя Святослава Игоревича и его поведении:
«Император Цимисхий в позлащенном вооружении, на коне, подъехал к берегу Дуная, сопровождаемый великим отрядом всадников, блестящий доспехами. Святослав приплыл по реке на скифской ладье и, сидя за веслом, греб наравне с прочими без всякого различия. Он был среднего роста, ни слишком высок, ни слишком мал; с густыми бровями, с голубыми глазами, с плоским носом; с бритою головою и с длинными висячими усами. Голова у него была совсем голая, только на одной ее стороне висел локон волос, означающий знатность рода; шея толстая, плечи широкие и весь стан довольно стройный. Он казался мрачным и свирепым. В одном ухе у него висела золотая серьга, украшенная карбункулом, а по обеим сторонам от него — двумя жемчужинами. Одежда на нем была простая, ничем, кроме чистоты, от прочих не отличная. Поговорив немного с императором о мире, сидя на лавке, он отправился обратно. Таким образом закончилась война греков с русскими…»
По мирному договору византийцы дали на каждого русского воина по две меры хлеба — его было выдано на 22 тысячи человек. Так что у князя Святослава оставалось в строю еще многочисленное воинство, которого не зря опасался византийский император. Он же приказал прислать в стан русичей и подарки. На это Святослав сказал дружинникам: «Возьмем их, а когда будем недовольны греками, возьмем побольше».
По заключении мира обе стороны поклялись соблюдать его вечно. Русичи клали к подножиям своих идолов (большинство их было язычниками) золотые изделия и говорили: «Пусть мы пожелтеем, как это золото, пусть будем изрублены своими же мечами, если нарушим нашу клятву». Византийцы, как греки-христиане, давали присягу перед крестом и Евангелием.
Торжественно, как великий победитель русов, въезжал в Константинополь император Иоанн Цимисхий. Еще далеко за городской крепостной стеной встретил его патриарх со всем столичным духовенством, встретили вельможи, горожане. Под пение хвалебных гимнов Цимисхию поднесли драгоценные подарки: скипетры и золотые венцы, как знаки великой победы византийского оружия. Тут же стояла императорская колесница, обитая золотыми листами, запряженная четверкой белых коней.
Венцы и скипетры Иоанн Цимисхий взял, но сесть в колесницу отказался. Он поставил на нее икону Богоматери, взятую в Болгарии, а на золотой беседке кареты разложил багряное одеяние и венцы пленного болгарского царя Бориса. Сам же на боевом коне, увенчанный диадемой, следовал сзади, держа в руках венцы и скипетры.
Византийская столица встретила императора праздничным убранством. Повсюду были развешаны багряные одежды, золототканые ковры, лавровые венки. Окончив торжественное шествие, император вступил в храм Святой Софии и после благодарственной молитвы одарил церковь великолепным царским венцом Болгарии, как первым и главным символом одержанной победы.
Из храма Святой Софии император Иоанн Цимисхий торжественно проследовал во дворец в сопровождении вельмож, высшего духовенства и плененного в Преславе болгарского царя. Во дворце продолжилось празднование победы. Царю Борису было приказано сложить с себя знаки монаршего достоинства: шапку, обложенную пурпуром, вышитую золотом, и осыпанную жемчугом багряную одежду, и красные сандалии. После этой унизительной церемонии Бориса стали величать не царем, а «первостепенным боярином».