В 1842 году командир линейного корабля «Силистрия» капитан I ранга П. С. Нахимово чуть не погиб, бросишись без особой необходимости в самое опасное место, когда на «Силистрию» наскочил корабль «Адрианополь». На вопрос недоумевающих офицеров, зачем он так дразнит судьбу, Нахимов ответил: «В мирное время такие случаи редки, и командир должен ими пользоваться. Команда должна видеть присутствие духа в своем командире, ведь, может быть, мне придется идти с ней в сражение». Во время Севастопольской обороны адмирал Нахимов был символом бесстрашия для защитников осажденного города. Один из участников обороны вспоминал: «Начнут ли стрелять сильнее обыкновенного, Павел Степанович тотчас настороже, смотришь на коне и несется к опасному месту». Нахимов никогда не «кланялся» вражеским пулям и ядрам, очень часто надолго останавливаясь в самых опасных местах, в том числе на банкетах и вышках бастионов, и привлекая внимание вражеских стрелков своими адмиральскими эполетами. Это, однако, не мешало ему запрещать своим подчиненным рисковать жизнью без должных на то оснований. Так, в первый день бомбардировки Севастополя адмирал Нахимов заявил инженеру Ватовскому: «Господин офицер, я вас должен буду отправить на гауптвахту; мы нуждаемся в инженерных офицерах, зачем же вы под ядрами стоите и сами пушку наводите?»
Военный инженер Эдуард Иванович Тотлебен (1818—1884) сыграл в Севастопольской обороне 1854—1855 годов исключительно важную роль. Хорошо подготовленный к обороне с моря (8 береговых батарей с 610 орудиями), с суши Севастополь был практически беззащитен. Укрепления Северной стороны, например, были расположены так неумело и нелепо, что окрестные возвышенности господствовали над некоторыми из них, сводя тем самым их значение к нулю. Орудий, предназначенных защищать Северную сторону, было всего 198, причем в основном малого калибра. На Малаховом кургане, центре позиции, ключе к Севастополю, находилось всего 5 орудий! Во многом лишь благодаря кипучей работе и фортификационному искусству Тотлебена, которому всемерно содействовали руководившие обороной адмиралы В. А. Корнилов и П. С. Нахимов, в короткий промежуток времени между 2 сентября 1854 года, когда войска противника начали высадку на крымский берег у Евпатории, и 5 октября того же года, когда началась первая бомбардировка Севастополя, морская твердыня стала и сухопутной крепостью. Тотлебен продолжал руководить инженерными работами и в ходе дальнейшей обороны Севастополя. Работа Тотлебена по укреплению оборонительных сооружений осажденной крепости вызывала восхищение даже у противника. Французский генерал Боске писал: «Поистине кажется, что русский инженер день за днем дает ответ на все наши идеи, на все наши проекты, как если бы он сам присутствовал на наших совещаниях». О высочайшей оценке деятельности Тотлебена адмиралом Нахимовым свидетельствуют слова последнего: «Не беда, как вас или меня убьют, а вот жаль будет, если случится что с Тотлебеном… Берегите Тотлебена, его заменить некем».
Для обороны Севастополя с кораблей Черноморской эскадры были сняты экипажи, из которых сформировали 22 батальона. Порядки, заведенные адмиралом Нахимовым во флоте, были перенесены на севастопольские бастионы (что не всегда нравилось армейскому командному составу). Командир одного из бастионов рассказывал: «Армейские офицеры удивлялись тому, что наши матросы, не снимая шапки, так свободно говорят с нами и что вообще у нас так слаба дисциплина… Они впоследствии убедились в противном, видя, как моментально, по первому приказанию, те же матросы бросались исполнять самые опасные работы; солдаты их, поступившие к орудиям, делались совершенно другими людьми, видя отважные выходки матросов». Полковник Меньков, имевший поручение вести официальный журнал военных операций в Севастополе, вспоминает: «К концу обороны Севастополя не много моряков уцелело на батареях, но зато весело было смотреть на эти дивные обломки Черноморского флота. Уцелевшие на батареях моряки по преимуществу были комендоры при орудиях… Белая рубашка… Георгиевский крест на груди… Отвага, доблесть и удаль, соединенные с гордым сознанием собственного дела и совершенным презрением смерти, бесспорно давали им первое место в ряду славных защитников Севастополя». Общие потери русских войск при обороне черноморской твердыни составили около 102 тысяч человек. За 349 дней героической обороны из 16 тысяч моряков нахимовской Черноморской эскадры на бастионах легендарного города погибли около 15,5 тысячи.