Город с моря прикрывало шесть батарей с 48 старыми орудиями, большая часть из которых была бесполезна для борьбы с флотом. Гарнизон города состоял из 15 батальонов, 16 эскадронов и 4 сотен с 36 полевыми орудиями, войсками командовал генерал-адъютант барон Д. Е. фон Остен-Сакен. 1 (13) апреля 1854 г. сюда подошел британский пароход «Фьюри», который спустил на воду шлюпку под белым флагом. Капитан интересовался, находится ли еще в городе британский консул, но вместо того, чтобы получить ответ, англичане начали рекогносцировку рейда. В ответ на злоупотребление парламентским флагом был открыт предупредительный огонь. Русская батарея быстро добилась попадания, «Фьюри» ретировался. Эти события стали предлогом для союзной экзекуции. 10 (22) апреля 1854 г. англо-французская эскадра в составе 9 пароходо-фрегатов и одного фрегата подвергла бомбардировке Одессу.
К этому времени город активно укреплялся, но успели построить всего лишь шесть батарей, на вооружении которых стояло 48 орудий. На передовой позиции, на оконечности практического мола у самого входа в одесскую гавань, стояла батарея № 6 с четырьмя 24-фунтовыми орудиями времен Петра Великого.
Сначала союзники потребовали удовлетворения за «небывалое нападение», не разъяснив, в чем оно заключалось. 21 апреля командующие флотами потребовали капитуляции города до захода солнца, а на утро следующего дня начался обстрел. В течение шести часов 350 тяжелым по преимуществу орудиям (68 и 96 фунтовым) противника противостояли всего лишь те, что стояли на батарее № 6: обстрел велся с дистанции, не позволявшей участвовать в дуэли другим береговым батареям. Из строя одно за другим были выведены все орудия батареи на молу. Последовавшая за этим попытка канонерок высадить десант была встречена картечным залпом четырех полевых орудий и закончилась полной неудачей. После этого англо-французы начали бомбардировку гавани с внешнего рейда — еще шесть часов они обстреливали торговые суда, стоящие в порту, но зайти в него так и не решились.
В результате было сожжено девять купеческих судов, ранено и убито 50 солдат и 8 мирных жителей, ядром поврежден угол постамента памятника герцогу Ришелье. Значительного урона городу удалось избежать: большая часть неприятельских бомб не взорвалась. Союзники потеряли около 30 человек, четыре поврежденных фрегата были отправлены для починки в Варну. Это был первый бой русских войск с союзниками. Его результаты заставили англо-французов остерегаться огня русских батарей. 30 апреля (12 мая) к окраинам Одессы вновь подошел английский 16-пушечный пароходо-фрегат «Тигр». В тумане корабль сел на мель у берега. Казачьи разъезды заметили это и подняли тревогу. Фрегат был быстро расстрелян подошедшей русской батареей, а экипаж — 25 офицеров и 200 матросов — сдался в плен. Одесситы с охотой кормили «басурман», изголодавшихся за ночь, проведенную в воде, и так не сумевших в очередной раз подвергнуть их город обстрелу. Умершие от ран были похоронены с соблюдением всех воинских почестей, пленным разрешили переписку с родственниками. Позже они были высланы в Москву, Петербург и Рязань.
1 апреля эскадра Непира подошла к Копенгагену, где ее ожидал вежливый, но холодный прием. За исключением торговцев, получивших заказы на снабжение кораблей и экипажей, никто не симпатизировал англичанам: слишком сильны были воспоминания о бомбардировках датской столицы и о помощи, оказанной Россией в 1848–1849 гг. Дания заняла позицию нейтралитета, столь строгого, насколько ей позволяли ее скромные собственные силы. Впрочем, слишком сильное давление на нее также не оказывали, так как это могло вызвать раздражение среди общественности Скандинавского полуострова. Британский флот отчаянно нуждался в благожелательном отношении к себе, так как для действий на Балтике ему требовались дружеские гавани, где он мог получить уголь и воду. 21 апреля корабли Непира подошли к Стокгольму, где адмирал встретился с королем Швеции Оскаром I. Лондон рассчитывал на возможное вмешательство этого государства в войну, так как оно обладало немалыми морскими силами. В 1853 г. в составе шведского флота насчитывалось 10 линейных кораблей, 6 фрегатов, 4 корвета, 3 брига, 9 пароходов и 100 канонерских лодок, 7 бомбардирских лодок, 125 иолов — с 1300 орудиями на борту.