В начале военных действий русские войска отразили наступление турецкой армии на дунайском театре, форсировали Дунай и осадили крепость Силистрию. Одновременно они разбили турецкую армию в Закавказье. Выдающейся победой Черноморского флота в первый период войны был разгром турецкой эскадры 18 ноября 1853 г. в Синопском бою.

Англия и Франция, внимательно следившие за военными событиями и не желавшие допустить усиления и господства России на Черном море, 28 февраля 1854 г. заключили военный союз с Турцией против России. 1 марта России был предъявлен ультиматум о выводе русских войск из дунайских княжеств. Получив отрицательный ответ, Англия и Франция 15 марта объявили войну России .

Военные действия в 1854 г. начались диверсиями английского флота на Балтике, в Белом море, на Тихом океане и подготовкой десанта в Крым.

12 сентября 1854 г. англо-французская армия численностью 62 тыс. человек при 134 орудиях высадилась в Крыму, вблизи Евпатории - Сак, и взяла направление на Севастополь.

Первое столкновение произошло на подступах к городу 8 сентября на реке Альме. Русская армия численностью 30 тыс. человек при 96 орудиях мужественно отражала наступление противника, но потерпела поражение и отступила. Противник двинулся на Севастополь, обошел его с востока и занял удобные бухты (англичане - Балаклавскую, французы - Камышовую). 60-тысячная армия союзников начала осаду города, которая продолжалась 349 дней - с 13 сентября 1854 г. по 27 августа 1855 г.

Севастополь как главная база Черноморского флота был хорошо укреплен с моря, а с суши почти не имел укреплений. Их строительство началось только в сентябре 1854 г. Организаторами обороны Севастополя стали адмиралы В.А.Корнилов, П.С.Нахимов, В.И.Истомин.

С моря город блокировали англо-французские паровые корабли. Чтобы преградить им вход в бухту, военный совет Черноморского флота 11 сентября 1854 г. принял решение затопить между Константиновской и Александровской батареями 7 больших старых парусных кораблей, а 13 февраля 1855 г. еще 5 кораблей между Михайловской и Николаевской батареями. В первые дни обороны гарнизон города едва насчитывал 17 тыс. человек. В начале октября в город вошла часть войск под командование князя А.С.Меншикова, число защитников города составило 35 тыс. человек. В короткое время была создана эшелонированная система укреплений протяженностью 8 км, прикрывавшая южную часть Севастополя, на которой размещались 8 бастионов, редуты, люнеты, ложементы. Строили их тысячи матросов, солдат и жителей города, в т.ч. женщины и дети. Нередко население отдавало на укрепление города и свое имущество: лошадей, волов, повозки, строительные материалы. Работы велись днем и ночью. К 16 октября было построено 20 батарей, вдвое увеличено артиллерийское вооружение сухопутной обороны и доведено до 341 орудия. Инженерной обороной руководил полковник Э.И.Тотлебен. На сухопутных рубежах была установлена главным образом морская артиллерия, ее обслуживали моряки-артиллеристы. За все время осады Севастополя с кораблей Черноморского флота было передано для усиления обороны города до двух тысяч морских орудий с боезапасом и личным составом до 10 тыс. человек

Противник не решился немедленно штурмовать город и приступил к его осаде, в ходе которой шесть раз подвергал город многодневным бомбардировкам. 6 июня 1855 г, противник предпринял попытку взять штурмом укрепления Корабельной стороны и в т.ч. Малахов курган. Штурм был отбит. События этого дня изображены на живописном полотне панорамы "Оборона Севастополя 1854-1855гг.".

Стремясь разрушить укрепления Севастополя, противник применил подземную минную войну. Им было прорыто под землей 1280 м галерей и произведено 120 взрывов. Но защитники Севастополя своевременно развернули контрминную борьбу и за 7 месяцев подземно-минной войны проложили 6889 м галерей и рукавов (в 5 раз больше противника) и произвели 94 крупных взрыва. Минную войну возглавил саперный офицер А.В.Мельников.

Особенно прославились защитники города ночными вылазками. В них отличились матрос 30-го флотского экипажа П.Кошка, рядовой А.Прохоров, боцман Буденко и многие другие. По ночам защитники города еще и восстанавливали разрушенные укрепления, строили новые, часго вблизи вражеских позиций.

Участником севастопольской обороны был выдающийся врач, ученый, основоположник военно-полевой хирургии Н.И.Пирогов. Он прибыл в осажденный город с отрядом сестер милосердия, здесь впервые в мировой практике стал широко применять гипсовую повязку при ранении конечностей и обезболивание парами эфира при операциях. Талант Н.И.Пирогова, добросовестный труд медиков обеспечивали возвращение в строй многих воинов. Только за первые шесть месяцев обороны из 15123 раненых возвратились на бастионы и в части 10561 воин.

В историю обороны вошли имена юных героев. На 5-м бастионе матросу-артиллеристу Т.Пищенко несколько месяцев помогал 10-летний сын Николай. Остался он на бастионе и после гибели отца, стреляя по врагу из маленькой мортирки,12-летний сын матроса М.Рыбальченко отличился в боях за Камчатский люнет, 14-летний К.Горбанев - на 4-м бастионе.

Великий русский писатель Л.Н.Толстой, участвовавший в обороне Севастополя в чине подпоручика артиллерии, запечатлел замечательные подвиги ее героев в знаменитых "Севастопольских рассказах". В разгар боев он писал: "Надолго оставит в России великие следы эта эпопея Севастополя, в которой героем был народ русский".

На протяжении всей 349-дневной осады особенно напряженная борьба шла за ключевую позицию обороны города - Малахов курган. Взятие его 27 августа французской армией предрешило оставление 28 августа 1855 г. русскими войсками Южной стороны Севастополя. Взорвав все укрепления, батареи и пороховые погреба, они организованно переправились через Севастопольскую бухту на Северную сторону по понтонному мосту. Затем мост был подтянут к Северной стороне, и противники, истощенные длительной осадой и кровопролитными сражениями, оказались разделенными Севастопольской бухтой. Военные действия фактически прекратились.

18 марта 1856 г. в Париже был подписан Мирный договор, по которому России запрещалось иметь на Черном море военно-морской флот, строить крепости и военно-морские базы. Последовал 20-летний период упадка Севастополя. Побывавший здесь в июне 1860 г. русский драматург А. Н. Островский писал: "Без слез этого города видеть нельзя, в нем положительно не осталось камня на камне".

По подсчетам руководителя инженерной обороны города Э.И.Тотлебена за период осады неприятель обрушил на Севастополь 1 356 000 артиллерийских снарядов. Очистка бухт от затопленных кораблей заняла более 10 лет .