2 сентября 1854 г. союзники высадились в Крыму. Попытка главнокомандующего А. С. Меншикова остановить их у реки Альмы окончилась неудачей, хотя русские войска уже в первом бою поразили противника своим мужеством. Командир одного из британских полков заявил: «Еще одна такая победа, и Англия останется без армии». Меншиков отвел войска к Бахчисараю, чтобы не быть отрезанным от центральной России. Севастополь остался один на один с противником. После того как семь русских кораблей были затоплены на севастопольском рейде, чтобы помешать вражеским судам приблизиться к городу, началась подготовка к его обороне (оставшиеся в строю корабли должны были оказывать артиллерийскую поддержку войскам, сражающимся на суше). Ее возглавили вице-адмиралы В. А. Корнилов и П. С. Нахимов, контр-адмирал В. И. Истомин. Все трое погибли при защите Севастополя. Строительство укреплений, в том числе на Малаховом кургане, происходило под руководством инженер-полковника Э. И. Тотлебена. Меншиков с основными силами два раза пытался деблокировать город, но безуспешно; второй раз под Инкерманом в конце октября 1854 г. В этом бою участвовали младшие сыновья императора, великие князья Михаил и Николай Николаевичи, получившие за проявленную храбрость орден Святого Георгия четвертой степени. Николай подверг смертельной опасности своих детей, желая подбодрить и поддержать войска, и это тоже было проявлением мужества – мужества отца, посылающего сыновей спасать Отчизну.
Союзники подвергали город неоднократным бомбардировкам с моря. В результате одного из первых обстрелов был убит вице-адмирал Корнилов. Число осаждавших составляло около ста тысяч человек, защищали город 25 тысяч моряков и семь тысяч гарнизона. Оборона Севастополя продолжалась одиннадцать месяцев, с 13 сентября 1854 г. по 28 августа 1855 г. Конечно, важным представляется тот факт, что почти вся английская армия и до трети французской были вооружены новыми нарезными ружьями, значительно превосходившими гладкоствольные ружья русских дальностью (они стреляли на 300, гладкоствольные – на 100 ярдов), но не скорострельностью. Однако не это стало решающим фактором неуспеха всей войны, хотя, возможно, это обстоятельство сыграло роль в оставлении в конце концов Южной стороны Севастополя, но никоим образом не могло быть одной из основных причин поражения России в войне. То же можно сказать о большем по сравнению с Россией числе паровых кораблей у союзников (54 паровых фрегата против 11): в обороне Севастополя это не сыграло решающей роли. Стойкость и героизм защитников города сорвали планы союзников и истощили их силы: мир им был нужен не меньше, чем России (но это уже другая история – история царствования сына императора Николая I, Александра II). Австрийский император так и не решился перейти русскую границу, впечатленный силой духа и мужеством русских солдат и моряков в Севастополе.