На 28 октомври 1912 г. започва Люлебургаско-Бунархисарската операция. Тя е най-кръвопролитната битка през Балканската война.
Непосредствено след Лозенградската операция, османските сили понасят тежко поражение от българските войски под командването на генерал-лейтенант Радко Димитриев в Източна Тракия. Османците са принудени да отстъпят към Цариград.
Сраженията продължават 5 дни и завоюват важна българска победа. Загубите на империята са около 30 000 убити и ранени, а българските около 5 500 убити и над 14 000 ранени.
Османската защитна линия е изтласкана чак до Чаталджанската позиция – последната преди столицата, като по този начин българите достигат почти до столицата на Османската империя.
След поражението нанесено им от Първа и Трета българска армия, командвани от генерал-лейтенант Васил Кутинчев и генерал-лейтенант Радко Димитриев, османските сили от Първи, Втори, Трети и Четвърти корпус отстъпват на югоизток. Прегрупират се заедно с Седемнадесети и Осемнадесети корпус край Сарай, като се разполагат на 30 километров фронт по линията Люлебургас-Бунархисар.
На 28 октомври отбранителната линия е достигната от Трета българска армия. До вечерта на същият ден Шеста дивизия успява да превземе град Люлебургас.
На 29 октомври настъплението на българите е подновено, но среща ожесточена съпротива.
На 30 и 31 октомври след значителни загуби Четвърта и Пета дивизия напредват в своя участък от фронта. Следобед на втория ден османците започват да отстъпват, а на 1 ноември настъпление започва и Първеа армия по десния фланг.
На 2 ноември, незабелязано от българското командване, остава общото отстъпление на османските войски, които отстъпват към укрепените позиции при Чаталджа.
