В день штурма защитники города потеряли 12 913 чел., французы — 7576 чел., англичане — 2451 чел. и итальянцы — 40 чел. Русские войска оставили Южную сторону, предварительно взорвав за собой укрепления. Большая часть орудий была предварительно заклепана, но по 1–2 пушки на каждом бастионе вели постоянный огонь, имитируя готовность к продолжению борьбы. Подготовка к эвакуации Южной стороны велась заранее, с падением Малахова оставалось разослать диспозиции командирам частей. Войска отходили по сигнальной ракете, в городе были построены баррикады, на которых отступление прикрывали самые надежные полки — Тобольский, Волынский, Минский, Азовский и Одесский. Вывод наших войск с оборонительных позиций, в условиях, когда от противника в ряде случаев их отделяло несколько десятков шагов, был чрезвычайно сложной организационной задачей, решенной командованием и войсками. Разумеется, бездействие противника помогло этому решению.
Даже когда отступление стало очевидным, Пелисье не двинул ни одного солдата. У французов попросту не было сил, чтобы организовать преследование, у англичан — тем более, остальные попросту не принимались в расчет. Кроме того, союзники опасались минных ловушек. Утром 28 августа (9 сентября) стояла мертвая тишина, было слышно, как горят здания и корабли. Днем начались взрывы. Покидавшие город русские войска по мере отступления взорвали 35 пороховых погребов. Поджигались сохранившиеся казенные и большие частные здания, но сильный ветер быстро разнес огонь по всему городу. К сожалению, была подожжена и Морская библиотека. В огне погибло свыше 12 тыс. томов хранения, журналы и газеты, хранилище морских карт. «Город загорался во многих местах, — вспоминал один из отступавших, — ночь была темна, но ярко освещалась заревом; сильный ветер раздувал огонь, выл и плескал волнами о берег. Скоро всё слилось в одну массу пламени и дыма; треск и гром взрывов, свист огня и порыва ветра…»
Через бухту войска прошли по наплавному мосту с 19:00 27 августа (8 сентября) по 08:00 28 августа (9 сентября), отход прошел практически без потерь, но всю артиллерию, стоявшую на оборонительных позициях — 1147 стволов — пришлось оставить. У моста сходились отступавшие войска и уходившие жители города. «Было необыкновенно тесно. — Вспоминал очевидец. — Вправо от моста, на мыске, и в разных пунктах сзади, столпилось множество возов, телег, полуфурков, всевозможных экипажей. Тут же стояла и артиллерия, обреченная на уничтожение…»
Солдаты и матросы были настроены по-разному. Некоторые плакали и до конца надеялись, что это всё это — лишь военная хитрость и последует контратака на неприятеля. Кто-то был потрясен оставлением города, кто-то радовался тому, что жестоких боев больше не будет. Но паники не было. Без этого обеспечить организованный отход было бы невозможно. Мост через бухту был настолько загружен, что при движении людей погружался в воду, все подходы к нему были заполнены войсками. Движение продолжалось 6–7 часов подряд. На короткий промежуток времени движение остановилось — сильное течение бухты порвало мост. У моста дежурили моряки, быстро подводившие под его уходившие под воду участки бочки со смолой или страховавшие движение. Жертв и беспорядка не было. Несколько десятков полевых орудий вместе с зарядными ящиками были затоплены у моста, который не мог выдержать их веса. Впрочем, несколько полевых орудий всё же удалось переправить через бухту на пароходе. Фуры и повозки сжигались. Выводились люди, были эвакуированы все раненые, за исключением около 500 особо тяжелых, которых пришлось оставить с одним медиком и письменным обращением к союзникам. Оно не подействовало на цивилизованных европейцев, и многие раненые впоследствии умерли из-за недостатка еды, питья и ухода.
Кроме моста для эвакуации были задействованы пароходо-фрегаты — каждый за рейс брал по 1200–1300 чел. Одновременно они по мере возможности прикрывали огнем своей артиллерии подходы к берегу. При эвакуации войск присутствовали начальник гарнизона со штабом. За отходом наблюдал Горчаков, вместе со своим штабом он оставил город на катере после завершения отхода частей. Последним из высших начальников Севастополь покинул генерал А. П. Хрущов, после чего по его приказу мост был разведен. До последнего момента соблюдался полный порядок. Эвакуация была очевидно заметна для противника, но ей никто не мешал. Потери составили не более 100 чел., не считая оставленных раненых. На следующий день союзники передали их русским. У противника не осталось резервов для развития своего успеха, а стоявшие на позициях войска были настолько ослаблены потерями и утомлены, что могли только обороняться. Пелисье, зная о том, что на других участках атакующие были отбиты, готовился к отражению ночной атаки. Имея возможность видеть отход войск по мосту, генерал по-прежнему опасался русского контрнаступления.