Получив в своё подчинение все инженерные и сапёрные части гарнизона, фортификатор рьяно взялся за дело. Работы велись днём и ночью. Не хватало всего: брёвен, досок, фашин, даже простых кирок и лопат. Тем не менее, по словам адмирала Корнилова, за неделю было сделано больше, чем за целый год.
Однако далеко не все командиры поначалу помогали главному военному инженеру. Посыпались жалобы на то, что он требует для строительства укреплений солдат. Мало кто понимал, что такой объём работ одними сапёрами выполнить было просто невозможно. Когда жалобщики дошли до адмирала Нахимова, тот просто выгнал их вон. И в самые сжатые сроки буквально из ничего была создана полнокровная оборонительная система.
После проигранного сражения на реке Альме Севастополь перешёл на осадное положение. А вскоре англо-французские войска заняли Балаклаву. Над городом нависла угроза штурма. Но там, где раньше неприятельская разведка видела лишь слабые разрозненные укрепления, уже выросла сплошная линия обороны. Гарнизоны новых редутов формировались из экипажей затопленных в гавани кораблей и вооружались снятыми с них орудиями. Многопудовые пушки солдаты и матросы на позиции нередко затягивали вручную. Новые укрепления часто называли в честь погибших судов. Так, в линии обороны города появились Чесменский, Ростиславский, Язоновский и многие другие редуты. К началу октября под руководством Тотлебена было установлено более 20 новых батарей.
На рассвете 5 октября союзная артиллерия открыла стрельбу по всей линии обороны. Этот день стал огневым крещением оборонительных сооружений Севастополя и экзаменом для их создателя. К своему огромному удивлению, неприятель столкнулся с яростным ответным огнём. Более того, на Городской стороне наши артиллеристы подавили практически все французские батареи. Не так успешно дело обстояло на Корабельной стороне, но и там гарнизон выстоял. Уже первая бомбардировка доказала способность города не только держаться, но и побеждать. А враг был вынужден отказаться от открытой атаки и перейти к осаде.
Благодаря самоотверженному труду и старанию защитников Севастополя все разрушения, производимые огнём вражеских осадных батарей, успешно ликвидировались в ночное время. Разбитые врагом пушки заменялись новыми, восстанавливались брустверы и амбразуры. Более того, оборонительная линия города непрерывно расширялась, включая в себя всё новые форты и бастионы.
Слава Тотлебена гремела не только по всей России, но и за её пределами. Едва ли не все иностранные исследователи Крымской войны считают, что в лице этого военного инженера русские имели гения фортификации.
В июне 1855 года на Малаховом кургане Эдуард Иванович был ранен пулей в ногу. Несмотря на рану, он ещё два месяца находился в осаждённом городе, регулярно получая донесения о состоянии укреплений и давая советы и распоряжения, как лучше и быстрее восстанавливать разрушенные редуты. После падения Малахова кургана раненого инженера переправили в Симферополь.
По завершении войны Тотлебен укреплял форты Кронштадта, занимал множество государственных должностей, в 1877 году руководил осадными работами под Плевной.
Эдуард Иванович умер в 1884 году в Германии. Через несколько лет после смерти прах выдающегося инженера, согласно его желанию и по повелению Александра III, перенесли в Севастополь и захоронили на Братском кладбище защитников города.
Испытание на прочность
После поражения на реке Альме и отхода русской армии к Бахчисараю основная тяжесть борьбы с огромной армией врага легла на плечи защитников Севастополя. Все оперативные расчёты союзников были основаны на быстром овладении этим городом. Длительная осада в их планы не входила. Неприятель рассчитывал мощной бомбардировкой с суши и моря разрушить укрепления, подавить артиллерию крепости, а затем решительной атакой захватить город.
К началу октября 1854 года все приготовления к штурму были завершены. Ранним утром 5 числа 126 неприятельских орудий открыли огонь. Бомбардировку ожидали, но никто не мог подумать, что она будет такой мощной. Несмотря на то, что противник обстреливал оборонительные позиции, множество снарядов попадало в дома жителей.
Но безнаказанного обстрела не получилось. Точный ответный огонь 268 русских орудий стал для врага неожиданностью. Не прошло и трёх часов боя, как наши артиллеристы подавили батареи французов на правом фланге. Вдобавок здесь был уничтожен и вражеский пороховой склад. Вскоре на воздух взлетел ещё один. Огонь французских батарей практически полностью прекратился.