В ноябре 1827 года Грейг обратился к начальнику главного штаба генерал-адъютанту И. И. Дибичу с запросом о необходимости заготовить провизию, разоружить для ремонта после семимесячной кампании флот и ходатайствовал об увеличении Дунайской флотилии и 44-го экипажа, ибо против 42 русских судов с 92 орудиями турки на реке располагали 109 судами с 545 орудиями. Адмирал понимал неизбежность войны. В столице также это понимали. Для подготовки Черноморского флота к кампании выделили необходимые средства; было разрешено построить 5 канонерских лодок, 18 иолов для флотилии и переоборудовать два транспорта в бомбардирские суда. Так как одной из задач флота являлась переброска десантных войск, главный командир поручил начальнику порта в Севастополе построить по одному десантному гребному судну на корабль и заготовить необходимые материалы для сооружения в районах высадки пристаней и укреплений.
2 декабря высочайший указ разрешил Грейгу находиться там, где он считает необходимым, а для управления флотом на время отсутствия следовало создать в Николаеве общее присутствие под руководством флагмана по выбору главного командира. Вторым флагманом при Грейге был вице-адмирал Ф Ф. Мессер, начальником штаба — капитан-лейтенант Мелихов.
Оперативный план войны против Турции предусматривал взаимодействие сухопутных и морских сил. Черноморскому флоту следовало содействовать армии в захвате пунктов для организации снабжения, обеспечивать и охранять морские перевозки, действовать на неприятельских коммуникациях и участвовать во взятии приморских крепостей. Первой целью избрали Анапу с шеститысячным гарнизоном. Еще в 1826 году направленный с дипломатической миссией к анапскому паше капитан 2-го ранга Критский смог провести промеры Анапской бухты и установить ее мелководность. Эти данные способствовали составлению плана взятия крепости. Флоту следовало перебросить в район высадки 3-ю бригаду 7-й дивизии из Севастополя и овладеть крепостью при помощи сухопутных войск, уже бывших на Кавказе. Так как основные боевые действия разворачивались на западном берегу Черного моря, следовало флот использовать для осады лишь до 10 мая, а после того направить к берегам Румелии, оставив у Анапы несколько судов. Операцией предстояло руководить Грейгу. 30 марта 1828 года Николай I отправил ему высочайший рескрипт 20 апреля отплыть из Севастополя в Анапу, потребовать сдачи крепости и приступать к боевым действиям. После высадки командование наземными силами следовало принять и. д. начальника морского штаба контр-адмиралу A. C. Меншикову.
11 апреля флот вышел на рейд. 13 апреля поступил рескрипт от 30 марта. 14 апреля Грейг с Меншиковым прибыл из Николаева на пароходе «Метеор» в Севастополь. 17 апреля вице-адмирал поднял флаг на «Париже». 18 апреля началась погрузка войск на суда, 19 апреля — отданы последние распоряжения. Контр-адмирал Патаниоти, назначенный командиром Севастопольского порта, получил инструкцию подготовить город на случай нападения неприятеля, чтобы «…каждый заблаговременно знал свои места и свои обязанности».
Задержанный противным ветром, с рассветом 21 апреля флот из 7 кораблей, 4 фрегатов, шлюпа, корвета, бригантины, шхуны, 3 люгеров, катера, 2 бомбардирских кораблей, транспорта и 8 зафрахтованных судов выступил. 2 мая подошли к Анапе. Под стенами крепости стояли 18 купеческих судов. На кораблях вскрыли пакеты с приказами о начале войны. На письмо о начале войны и предложение сдать крепость паша Шатыр-Осман-оглу ответил, что будет защищаться до последней капли крови. Так как сухопутные войска еще не прибыли, высадку десанта отложили, затем этому помешала непогода. 3 мая по суше подошли 900 человек отряда полковника Перовского, под прикрытием которого 6 мая были высажены десантные войска (пять тысяч), расположившиеся в двух километрах от Анапы и начавшие осаду. Меншиков вступил в командование ими.
Задача оказалась непростой, ибо перебежчик-грек сообщил, что в крепости шеститысячный гарнизон хорошо снабжен и ожидает подкреплений. Поскольку осадных орудий не было, основной огневой мощью стали корабли эскадры.
Инструкция Императора предусматривала либо атаковать Анапу, либо приступить к осаде. Грейг избрал первый вариант. 7 мая 5 линейных, 2 бомбардирских корабля и 3 фрегата четыре часа (с 11.00 до 15.00) обстреливали крепость. Вице-адмирал на пароходе «Метеор» обходил расставленные на позициях корабли и руководил обстрелом. Вечером засвежевший ветер заставил отвести суда. За день были выпущены 8 тысяч снарядов, суда имели 72 пробоины и 180 повреждений в рангоуте и такелаже, а экипажи лишились 6 человек убитыми и 71 раненым. Так как из-за мелководья корабли не могли приблизиться, а стрельба навесным огнем издали давала малый эффект, пришлось перейти к правильной осаде.