Артиллерийское воздействие по противнику проводилось па-роходо-фрегатамп с якоря и на ходу и днем и в ночных условиях. В зависимости от обстановки. применялось групповое и одиночное использование пароходов, а открытие огня - одновременное и последовательное. В целях дезориентации противника русские пароходы маневрировали в самых различных районах бухты, вели обстрел с различных дистанций и подходили на сближение к назначенной позиции самыми различными курсами.
Впервые в истории русские моряки успешно применили корабельную артиллерию для стрельбы по невидимым целям. Это было достигнуто, во-первых, путем максимального увеличения углов возвышения орудий, что значительно увеличило дистанцию стрельбы. Во-вторых, были практически осуществлены новые методы корректировки артиллерийского огня, обеспечивавшие стрельбу по невидимым целям. Пароходы успешно обстреливали вражеские позиции, находившиеся на удалении 5 км от Севастопольского рейда.
В период обороны Севастополя русские моряки стали впервые блиндировать пароходо-фрегаты, защищая их от артиллерийского обстрела противника. На пароходах устанавливали блиндажи, ограждая ими машинные отделения и крюйт-камеры, Впервые в истории были осуществлены и водолазные работы для заделки пробоин паровых судов. Исправление повреждений при помощи водолазов осуществлялось в боевых условиях, под артиллерийским обстрелом противника, причем пароходы не покидали своих позиций и продолжали ответный огонь.
Борьба с врагом шла не только на суше и на рейде, но и под землей. Защитники Севастополя вели успешную минную борьбу с противником, который пытался путем подземных минных работ разрушить оборонительную линию крепости. Однако и под землей англо-французы не смогли противостоять новаторству, изобретательности и упорству русских воинов. Имя руководителя подземных минных работ сапера А. В. Мельникова стало широко известно за пределами Севастополя.
В военных действиях непрерывно совершенствовался опыт боевого использования оружия. Развивалась тактика стрелковых цепей; войска атаковывали противника не сомкнутым строем, а продвигались вперед врассыпную, перебежками от укрытия к укрытию. Удары русских войск наносились в наиболее уязвимые места противника - в стыки и фланги его частей. Под Севастополем было достигнуто искусное сочетание огня и штыкового удара.
В феврале 1855 г. защитники города овладели важными позициями за Килен-балкой и соорудили в этом районе несколько сильных укреплений (Волынский, Селенгинский редуты и Камчатский люнет), которые противник безуспешно пытался взять в течение нескольких месяцев. Овладение этими передовыми позициями, выдвинутыми от основной оборонительной линии более чем на один километр, имело большое значение для усиления активной обороны города. Заняв позиции за Килен-балкой, русские создали угрозу для всех осадных сооружений союзников на их правом фланге.