С другой стороны, победы русских послужили основанием для вступления в войну Великобритании и Франции. Они это сделали 15 (27) марта 1854 года. При этом Наполеон III выступил за независимость Польши, подчеркивая свою верность традициям своего дяди Наполеона I. А еще его ведущим советником и министром иностранных дел в то время был Александр Валевский, пламенный польский патриот и сын Наполеона I от его «польской супруги» Марии Валевской.
Как бы то ни было, Франция и Великобритания вступили в войну в марте 1854 года, а через две недели к ним присоединилась и Австрия.
Англо-французский флот в составе почти ста кораблей вошел в Черное море и уже 10 (22) апреля произвел бомбардировку Одессы. В июне-июле англо-французские войска высадились в Варне, а мощный англо-франко-турецкий флот блокировал русские корабли в Севастополе.
В ходе последовавших боевых действий союзникам удалось, используя отставание русских войск в области военной техники, произвести 2 (14) сентября 1854 года успешную высадку в Крыму (под Евпаторией) 62-тысячного экспедиционного корпуса с 134 орудиями.
После этого русские войска генерала А.С.Меншикова (33 000 солдат и офицеров при 96 орудиях) 8 (20) сентября потерпели поражение на реке Альма.
В этом сражении фронтальной атакой руководил маршал Арман-Жак Леруа де Сент-Арно, целью которого был захват господствующей высоты центра – Телеграфного холма. Английские части лорда Раглана должны были обходить правый фланг русской армии, а части генерала Пьера-Франсуа-Жозефа Боске – левый фланг со стороны моря. Потерпев поражение, А.С.Меншиков отошел к Бахчисараю, бросив Севастополь на произвол судьбы.
В результате 18 000 солдат и моряков во главе с вице-адмиралом В.А.Корниловым и П.С.Нахимовым заняли оборону, развернув с помощью населения города строительство укреплений. При этом у входа в Севастопольскую бухту Нахимов приказал затопить несколько кораблей, что перекрыло подступы к городу со стороны моря.
5 (17) октября 1854 года имела место первая бомбардировка, во время которой геройски погиб Владимир Алексеевич Корнилов. Так началась 349-дневная героическая оборона Севастополя.
В конце сентября тяжело заболел и умер от холеры французский маршал де Сент-Арно, который приобрел известность во время наполеоновского переворота. После этого командование французскими войсками перешло к генералу Франсуа Каноберу.
Тем временем генерал А.С.Меншиков, получив подкрепления, попытался прорваться к Севастополю, атаковав противника с тыла, но в Балаклавском бою, 13 (25) октября, успех не был развит, а потом в Инкер-манском сражении русские войска и вовсе потерпели поражение, потеряв около 4000 человек. Тем не менее, штурм Севастополя этими действиями был сорван, что дало время гораздо лучше укрепить город.
В конце 1854 года в Вене начались переговоры между воюющими сторонами, но они так ни к чему и не привели и были прерваны. А 14 (26) января 1855 года в войну вступило Сардинское королевство, имевшее договор с Францией, в результате чего в Крым был направлен 15-тысячный пьемонтский корпус.
5 (17) февраля русские войска под командованием генерала С.А. Хрулева предприняли неудачную попытку освобождения Евпатории, и это подтолкнуло Николая I к отставке главнокомандующего А.С. Меншикова.
7 (19) марта погиб контр-адмирал Владимир Иванович Истомин: ему оторвало ядром голову, когда он выходил из своей землянки. А 28 марта (9 апреля) началась вторая мощная бомбардировка Севастополя, однако героическое сопротивление защитников города вынудило союзников вновь отложить штурм.
Англичане предоставили большинство необходимых для войны судов, но все время осады французских пехотинцев в ней участвовало больше, чем английских. Поэтому французы пропорционально делали больше, чем англичане. <…> Тогда говорили, что французские солдаты лучше британских переносили ужасный холод и другие трудности зимы.
12 (24) мая англо-французский флот занял Керчь, и все русские корабли там были сожжены.
Под Севастополем же союзникам удалось вплотную подойти к Малахову кургану – ключу к обороне города. При этом 30 июня (12 июля) был убит «отец-благодетель» защитников Севастополя Павел Степанович Нахимов.
4 (16) августа 1855 года русские войска предприняли последнюю попытку снятия блокады города, но в сражении у Черной речки потерпели поражение, потеряв более 8000 человек.
Бомбардировки Севастополя шли одна за другой, и потери русских при этом составляли по 500 – 1000 человек в день.