Утром 5 октября союзники начали бомбардировку. В тот день адмирал Корнилов, объезжая бастионы, отмечал недостатки в обороне, давал указания, старался определить успешность ответного огня русских батарей. На Малаховом кургане он был смертельно ранен. «Отстаивайте же Севастополь…», — сказал он, теряя сознание.
Бомбардировка нанесла большие потери защитникам города. Не избежали их и союзники. У них было взорвано три пороховых склада, получили повреждения некоторые корабли, участвовавшие в обстреле города. Главное же, не удалось заставить замолчать русскую артиллерию. И поэтому не состоялся штурм, который должен был последовать сразу после бомбардировки.
После высадки союзников в Крыму Меншиков считал войну проигранной. Но царь требовал активных действий. Главнокомандующий правильно рассчитал, что слабым местом у союзников является Балаклава. Здесь стояли англичане. С тыла их прикрывали турки. 13 октября русская армия сбросила турок с нескольких редутов. Затем русские войска были остановлены подоспевшими англичанами. На место сражения явились Раглан и Ф. Канробер, заменивший умершего Сент-Арно. В подзорную трубу Раглан разглядел, что русские стаскивают с редутов турецкие пушки, и ему стало Досадно. Канробер был против штурма утраченных редутов, но Раглан бросил в атаку отборный полк легкой кавалерии. Отпрыски древнейших аристократических родов Англии служили в этом полку. В атаку их несли чистокровные английские лошади. Русские занимали окружающие долину высоты, и их позиция напоминала вытянутую подкову. Они выждали, когда полк углубился в эту «подкову», и начали обстрел картечью с флангов и в лоб. Разгром довершила русская кавалерия. Лишь при помощи подоспевших французов остаткам полка удалось вырваться из «долины смерти». «Атака легкой кавалерии» стала потрясением для английского общества.
Русское командование не использовало успех под Балаклавой. Через несколько дней произошло новое сражение, под Инкерманом. Оно началось удачными атаками русских войск против англичан. Но тем на помощь вовремя пришли французы, а в русской армии из-за неразберихи резервы не были задействованы. Большой урон русским войскам причиняло новейшее стрелковое оружие союзников (нарезные дальнобойные винтовки). Русские пули из гладкоствольных кремневых ружей не долетали до неприятеля. Сражение под Инкерманом закончилось поражением русских войск.
Война приобрела затяжной характер. Союзники наращивали свои силы, получая по морю боеприпасы и подкрепления. Для русской армии проблема боеприпасов становилась все острее. Маломощная русская военная промышленность не справлялась с возросшими заданиями, обозы с боеприпасами вязли на размытых дорогах. Защитникам Севастополя приходилось отвечать одним выстрелом на 3–4 неприятельских. Поскольку сохранялась угроза со стороны Австрии, одна из русских армий оставалась близ юго-западной границы. После Инкермана поражение России в этой войне стало очень вероятным.
Жители Петербурга с конца 1854 г. все чаще замечали по ночам высокую фигуру императора, в одиночестве ходившего по Дворцовой набережной. Здоровье все чаще подводило его, но он не обращал на это внимания. В начале февраля 1855 г. Николай слегка простудился. Несмотря на это, к изумлению придворных, он надел легкий плащ и при 20-градусном морозе поехал на смотр войск в открытых санях. Назавтра он повторил эту поездку. Возмущенный доктор заявил, что это самоубийство. И действительно, вечером царь слег. Последним его распоряжением было смещение Меншикова и назначение на его место М.Д. Горчакова. Прощаясь с семьей и старшим сыном Александром Николаевичем, он сказал: «Мне хотелось, приняв на себя все трудное, все тяжелое, оставить тебе царство мирное, устроенное и счастливое. Провидение судило иначе. Теперь иду молиться за Россию и за вас. После России, я вас любил более всего на свете. Служи России». 18 февраля 1855 г. Николай I умер. Современников поразила эта внезапная смерть. Нечаянная реплика доктора передавалась из уст в уста, обрастая причудливыми подробностями. Говорили даже, будто по требованию царя доктор дал ему яду.
Замена главнокомандующего не внесла перелом в ход войны. Весной возобновились бомбардировки Севастополя. После одной из них, особенно продолжительной, на рассвете 6 июня союзники пошли на штурм. Сразу же заговорили русские пушки. Французам, атаковавшим Малахов курган, удалось зайти в тыл и захватить несколько домов на Корабельной стороне. Перелом в ход сражения внесла отчаянная атака роты саперов, случайно оказавшихся рядом. Подоспевшими подкреплениями неприятель был выбит с окраин города. Англичане, шедшие на штурм Третьего бастиона, были остановлены в 400 м от цели. В восьмом часу утра союзное командование дало отбой. Штурм был отбит с большими потерями у нападавших. Лорд Раглан, находившийся в подавленном настроении, через несколько дней скоропостижно скончался.