27 августа ровно в полдень 58 тысяч англо-французов ринулись в атаку. У нас на всем сухопутном фронте крепости было 49 тысяч. После жестокого боя союзники были отовсюду отбиты, однако дивизии Мак-Магона удалось взять Малахов курган и сохранить его за собой, несмотря на отчаянные наши усилия вырвать его обратно. Не помогло самоотвержение командиров, ни героизм горсточки модлинцев, державшихся, несмотря ни на что, против всей неприятельской дивизии в развалинах Малаховой башни. Когда дело дошло до рукопашной, дрались все от генерала до рядового. На выручку остаткам 15-й дивизии и части 9-й подоспели Ладожский, Азовский и Одесский полки, но все усилия вырвать Малахов курган из рук врага остались тщетными. Был ранен генерал Хрулев, командовавший на Корабельной, ранены начальники дивизий: 9-й – генерал Лысенко и 12-й – Мартинау, а начальник 15-й дивизии генерал Юферов заколот штыком. Наши потери составили без малого 13 тысяч человек, у союзников, по их словам, выбыло 10 тысяч человек (7576 французов, 2451 англичан). Лично убедившись в невозможности продолжать борьбу, Горчаков решил воспользоваться утомлением союзников и отбитием штурма на всех прочих пунктах и приказал начать отступление с южной стороны. Отступление под прикрытием надежных арьергардов началось в 7 часов вечера и продолжалось всю ночь. При свете пожаров и непрестанно следовавших взрывов войска переходили бухту по двум плавучим мостам. Арьергарды парализовали все попытки неприятеля дебушировать из Малахова кургана и начать преследование.
Последними сошли с укреплений и проследовали по мосту Тобольский полк и небольшой отряд казаков-терцев.
В эту ночь на 28 августа были затоплены последние остатки Черноморского флота. В дни 28-го и 29-го были взорваны укрепления приморского фронта, и 30 августа неприятель стал занимать груды обгорелых развалин, которыми являлся Севастополь на двенадцатом месяце своей героической защиты. А затем две армии: русская, насчитывавшая в своих рядах с ополчением 115 тысяч человек и отошедшая к Бахчисараю, и союзная, насчитывавшая 150 тысяч человек, несмотря на уход турецкого отряда на Кавказ, встали в бездействии друг против друга. Обе стороны отдыхали от одиннадцатимесячного напряжения, как бы сознавая, что войне наступает конец и что участь ее уже была решена на куртине Малахова кургана в день 27 августа.
Военные действия 1855 г. на Азиатском театре не были столь решительными, как первые два года. Турки, очистив Закавказье, отступили к Эрзеруму. Только в Карсе они оставили 20-тысячный гарнизон, в надежде на сильные естественные и искусственные его укрепления, делавшие эту крепость неприступной. Но русские обложили Карс и успешно его блокировали.