Savaşlarda daima ordusunun başında bulunan Orhan Gazi'nin siyasi ve askeri en önemli başarısı, kuşkusuz Bursa'nın 6 Nisan 1326'da alınmasıydı. Alaüddin Ali Bey'i kendine vezir atayan Orhan Gazi, Orhaneli kazasını ele geçirerek, Bursa önlerine geldi ve şehri kuşattı. Şehir, ciddi bir çatışmaya girmeden teslim alındı. Devletin merkezi Bilecik'ten Bursa'ya nakledildi.
Akçakoca, Karamürsel, Abdurrahman Gazi gibi öncü komutanlar ise Kandıra, Aydos ve Semendire kalelerini aldılar. Böylece Osmanlı sınırları Karadeniz ve İstanbul Boğazı'na doğru genişletildi. 15 yaşından beri hayatı savaşlar ve zaferlerle geçen Orhan Gazi askeri bir düzenleme yaparak 1328 yılında "Yaya" ismini verdiği bir ordu kurdu.
Osmanlıların Kocaeli yarımadasındaki kaleleri alarak, İstanbul Boğazı'na kadar gelmeleri, Bizans İmparatorluğu'nu telaşlandırdı. İmparator III. Andronikos, hem fethedilen kaleleri geri almak, hem de kuşatılmış olan İznik'i kurtarmak için bir ordu hazırladı. Orhan Gazi İznik'te bir miktar kuvvet bırakarak Bizanslılara karşı harekete geçti. İki ordu Palekonon'da (Maltepe) karşılaştı, yapılan Palekonon Savaşı'nda Bizans ordusu yenildi (1329).
Kazanılan bu önemli zaferden sonra Orhan Gazi, İznik kuşatmasına devam etti. Bizans İmparatorluğundan ümidini kesen İznik kumandanı bazı şartlarla teslim olacağını bildirdi. Orhan Gazi ileri sürülen şartlara uyulacağına ve halka iyi davranılacağına dair söz verdi. Hıristiyanlığın en önemli kentlerinden biri olan İznik böylece Türk hakimiyetine girdi (1330).
Orhan Gazi fetihlere devam ederek; 1331'de Taraklı, Göynük ve Mudurnu'yu, 1333'de Gemlik'i Osmanlı topraklarına kattı. Orhan Gazi 1337'de önemli bir ticaret merkezi olan İzmit'i ve çevresini (Koyunhisar, Hereke, Yalova, Armutlu) fethetti ve buranın idaresini oğlu Süleyman Paşa'ya verdi.
1342 yılında Balıkesir yakınlarındaki Rumlara ait Kirmasti, Mihaliç ve Ulubat kaleleri fethedilince Karesioğulları Beyliği ile sınır komşusu olunmuştu. Orhan Gazi Karesioğulları beyliğindeki taht kavgalarından yararlanarak bu beyliğin topraklarını ele geçirdi (1345). Karesi Beylerinden Hacı İlbey ile Evrenos Gazi, Osmanlı hizmetine girdiği gibi, Beyliğin donanması da Osmanlı Devletine katıldı. Marmara Adaları, Üsküdar ve Kadıköy fethedildi(1352). 1354 yılında ise Gerede Beyliği ele geçirildi ve Ankara ilk kez fethedildi.