На рассвете 5 июня 1855 г. началась новая бомбардировка Севастополя. Наиболее сильный огонь обрушился на укрепления Корабельной стороны и левый фас 4-го бастиона. Также интенсивно с новых французских батарей обстреливались русские корабли на рейде и батареи Северной стороны Севастополя. Скоро передние фасы Малахова кургана и 2-го бастиона получили серьезные повреждения. Также пострадали куртина и 3-й бастион, половина амбразур была завалена, к вечеру неприятели подбили 16 наших орудий, 17 станков, 71 платформу. За день бомбардировки у нас было 1600 раненых. Всю ночь не прекращался неприятельский мортирный огонь, на Малахов курган и 2-й бастион сыпались бомбы.
На следующий день союзники начали общий штурм Южной стороны. И только теперь в атаку пошли французские дивизии генералов д'Отмара и Брюне, а на 3-й бастион и Пересыпь двинулись английские войска. Впереди штурмующих цепей бежали команды со штурмовыми лестницами, позади двигались сильные колонны. Но неожиданно войска д'Отмара были встречены со 2-го бастиона, куртины и Малахова кургана столь сильным ружейным и картечным огнем, что строй их сразу же расстроился и солдаты спешно укрылись в каменоломнях. Но вскоре командирам удалось навести порядок в своих частях, и французские батальоны вновь устремились на правый фас 2-го бастиона и на куртину. Несмотря на сильный огонь обороняющихся, неприятелю удалось спуститься в ров, и часть вражеских солдат уже стала подниматься на бруствер куртины, но здесь они нарвались на штыки батальона Суздальского полка. Побросав лестницы, французы в панике побежали и снова укрылись в каменоломнях. Колонна, атаковавшая 2-й бастион, также, не выдержав огня обороняющихся, отступила в Килен-балку. Французы предприняли еще две попытки штурма 2-го бастиона и куртины, но оба раза были отбиты ружейным и артиллерийским огнем обороны. На случай же рукопашной Хрулев уже подвел резервы ко 2-му бастиону и за куртину.
Две колонны дивизии Брюне бросились на Малахов курган и батарею Жерве. Но сильным ружейным и картечным огнем колонна, атаковавшая Малахов курган, была отброшена и обращена в бегство. Вскоре эта колонна предприняла вторую попытку штурма, но снова была отброшена.
Три английские колонны несколько раз пытались штурмовать 3-й бастион на Пересыпи, но неудачно. Англичане хорошо подготовились к штурму: впереди колонн шли стрелки и команды с лестницами, фашинами и набитыми шерстью мешками. Но обороняющиеся открыли сильный картечный и ружейный огонь и не пустили неприятеля дальше засеки, а затем вынудили его, бросив все свое инженерное имущество, обратиться в бегство.
К 7 часам утра 6 июня все атаки на оборонительную линию были отражены.
Потери русских войск в ходе штурма составили 5445 человек, французских — около 5000 человек, английских — 1728 человек. У французов были убиты два генерала — Мейран и Брюне, ранены генералы Лафон и Лоране. У англичан убит генерал Дж. Кампбел, ранены генералы Джонс, Броун и Эйр.
Хоть и с большим опозданием, но неприятельские командующие все же поняли, что Севастополь открытой силой им не взять, что надо последовательно и до конца вести постепенную атаку крепости, приблизив траншеи вплотную к оборонительной линии; необходимо усилить осадную артиллерию; надо перекрыть доступ в Килен-бухту русских пароходов, поддерживающих огнем оборонительную линию.
К началу августа в составе осадной артиллерии союзников насчитывалось 700 орудий. 638 из них предназначались непосредственно для борьбы с нашей артиллерией и для разрушения укреплений линии обороны; 56 орудий выделялись для обстрела города, рейда и Северной стороны; 6 орудий предназначались для отражения возможных вылазок. В составе 638 орудий было 205 мортир крупного калибра.
В составе артиллерии обороны сухопутного фронта Южной стороны насчитывалось всего 1259 орудий. Из них 586 орудия составляли противобатарейную артиллерию, в составе которой было всего 69 мортир, и 673 орудия составляли противоштурмовую артиллерию.
Перед рассветом 5 августа 1855 г. осадная артиллерия противника начала бомбардировку Севастополя, которая не прекращалась в течение 21 суток. 5—8 и 24—26 августа артобстрел был особенно силен. За время обстрела с 5 по 23 августа в Севастополе были убиты и ранены 12,5 тысячи человек, и 7,5 тысячи за три дня (24—26 августа). И опять большая часть потерь пришлась на пехотные резервы, переправленные на Южную сторону в ожидании штурма.
К утру 27 августа севастопольский гарнизон насчитывал в 96 батальонах пехоты и трех дружинах Курского ополчения около 41 тысячи человек, в стрелковом и саперных батальонах — до 1,5 тысячи человек, артиллеристов у орудий осталось около 6,2 тысяч человек (из которых 4 тысячи моряков). Всего насчитывалось 49 тысяч человек. На Корабельной стороне войска под командованием генерала Хрулева насчитывали 23,3 тысячи человек, на Городской стороне под командованием генерала Семякина находились 17,2 тысячи человек.