Не желая иметь соседом слишком воинственного князя, византийские дипломаты инициировали нападение на Русь печенегов, и в мае 969 года они осадили Киев, вынудив жителей города страдать от голода и жажды. Еще до прибытия под Киев воинов Святослава воевода Претич хитростью заставил печенегов отойти. Выслушав справедливые упреки бояр в игнорировании князем внутригосударственных дел, Святослав оставил киевский престол старшему сыну Ярополку, де-ревлянскую землю — Олегу, Новгород — Владимиру (внебрачному сыну от ключницы матери Святослава — Малуши). В помощь малолетнему Владимиру он отправил дядю по матери — Добрыню и группу верных княжичу воинов.
В Киеве Святослав распорядился сжечь христианские храмы и их атрибутику, жестоко преследовал тех, кто принял новую веру.
Вернувшись с войском в Болгарию, Святослав продолжил завоевательную политику. В результате под Адрианополем произошло крупное сражение русичей с армией императора Византии Иоанна Цимисхия, ие выявившее победителя. Весной 971 года греческое войско окружило воинство Святослава в Доростоле. Осада продолжалась более трех месяцев. Перед решающей битвой 10 июля 971 года воины Святослава ночью вышли из города на равнину для совершения языческого церемониала. Они похоронили своих убитых сородичей, в том числе воевод Сфенкела и Икмора, убили и затем сожгли на кострах многих пленных греков и болгар, принесли в жертву богам грудных младенцев и петухов, утопив их в Дунае.
Вызов императора сразиться в поединке на виду обеих армий Святослав, как ни странно, отверг. В генеральном сражении под Доростолом погибли не менее 16 тысяч русских воинов, так что после подписания мира с Византией весной 972 года на родину вернулось не более 22 тысяч воинов Киевской земли, то есть менее 37 процентов тех, что прибыли в Болгарию в 968 году. Святослав отказался от претензий на Болгарию и Крым, обязался не воевать в дальнейшем с Византией.