На 2 ноември 1912 г. (20 октомври по стар стил) завършва Люлебургас-Бунархисарската операция – най-кръвопролитният и решителен сблъсък през Балканската война. Само девет дни след Лозенградската операция българската армия постига нова победа, която дава психологическо преимущество и принуждава османските войски да отстъпят към Чаталджа.

Операцията се води от Първа и Трета българска армия под общото командване на генерал-лейтенант Радко Димитриев. Срещу над 126 000 османски войници, 96 тежки картечници и 342 оръдия българското командване използва 108 000 души, 160 тежки картечници и 360 оръдия. За разузнаване на Димитриев са придадени два самолета.

Боевете започват с атаки на Трета армия при Бунархисар. Полковете на 5-а пехотна дивизия изтласкват 3-ти османски корпус, а 4-та и 6-а дивизия достигат основните отбранителни райони при Люлебургас. Първа българска армия достига отбранителните позиции на противника на 16 октомври по стар стил. В този ден българската авиация лети за първи път над фронта, събира разузнавателни данни и хвърля първите бомби от въздуха на европейския театър на войната.

Критичен момент настъпва при Бунархисар, където османските съединения организират контраудар и с плътен артилерийски и пушечен огън спират българското настъпление към Караагач. След като Първа армия усилва натиска при Люлебургас, 4-та пехотна дивизия пробива отбраната при Караагач. Взети са първи пленници и много трофеи, включително 36 скорострелни оръдия.

За османската групировка възниква реална опасност от обкръжение и тя започва изтегляне към Чаталджа, което се превръща в паническо бягство. Генерал Димитриев докладва за пълно бягство на противника. В ръцете на българските войски попадат 2800 пленници, а общите османски загуби в петдневните боеве достигат 37 000 убити, ранени, пленени и починали от рани и болести. Османското правителство предлага спиране на военните действия и сключване на примирие.

Бойният вик „Напред! На нож!“ звучал за противника като „По пет на нож!“ – така се ражда легендата, която остава символ на българската пехота. Цената на победата е 20 162 убити, ранени и починали от рани и болести от състава на Първа и Трета армия. Въпреки желанието на генералите Димитриев и Кутинчев да продължат преследването, Щабът на действащата армия заповядва настъплението да бъде преустановено. Така благоприятната възможност за пълен разгром на османските сили в Източна Тракия е пропусната и две седмици по-късно двете страни се сблъскват отново при Чаталджа.