Перед Хиосским сражением 24 июня 1770 года граф
Орлов доверил Спиридову, с которым у него до того были напряжённые отношения,
разработку плана будущей битвы. Спиридов, командовавший кораблями с борта
«Евстафия» в полном парадном мундире, применил, как считается, принципиально
новую тактику морских сражений, приказав авангарду своих кораблей двигаться под
прямым углом на боевые порядки противника и начинать атаку на его центр и
авангард с короткой дистанции. После гибели «Евстафия» от взрыва в абордажном
бою с османским флагманским кораблём «Реал-Мустафа», также взорвавшимся,
Спиридов перешёл на борт корабля «Три иерарха». Победа в сражении досталась
русскому флоту, несмотря на то, что у турок было почти в два раза больше
кораблей и 1320 орудий против 820 у русских.
В ночь с 25 на 26 июня Спиридов командовал русским
флотом в победоносном Чесменском сражении, для которого разработал план
одновременной атаки ближним артиллерийским обстрелом и ударом брандерами.
Благодаря успешным действиям последних, удалось поджечь большую часть турецкого
флота. Потери русских составили всего 11 человек, тогда как турок — порядка 11
тысяч, включая раненых. За эту победу адмирал был награждён орденом святого
Андрея Первозванного, а императрица Екатерина II в честь Чесменского боя
приказала воздвигнуть церковь и памятную колонну.
На протяжении трёх последующих лет Спиридов
находился на Греческом архипелаге, используя в качестве базы для русского флота
остров Парос, где была возведена верфь, а также небольшое поселение. Отсюда
можно было контролировать значительную часть вражеских линий снабжения, в
первую очередь поставок провианта из южной Греции в Константинополь, а также
осуществлять блокаду Дарданелл. Эгейское море в наиболее узкой его части
оказалось фактически полностью перекрыто русскими крейсерами. С 1772 года,
координируя свои действия с сухопутными войсками, Спиридов предпринял ряд атак
на приморские крепости турок в бассейне Эгейского моря, а также стал выходить
на рейды в Восточное Средиземноморье, от Ионических островов до побережья Сирии
и Египта.
В отставку пожелал выйти по состоянию здоровья в
июне 1773 года в возрасте 60 лет, разрешение оставить службу получил в феврале
следующего года с правом получения пенсии, равной полному адмиральскому
жалованью; отставка, по некоторым предположениям, была связана с обидой
адмирала на то, что все его заслуги на поприще Русско-турецкой войны были
приписаны фавориту Орлову. Возвратившись в Россию, последние 16 лет жизни
провёл на родине.