Незадолго до начала штурма Севастополя, русская корабельная и батарейная артиллерия нанесли мощный упреждающий удар по неприятельским батареям. На маневрирующих в бухте пароходофрегатах, которыми командовал капитан II ранга Г. Бутаков, применялся искусственный крен для увеличения дальности стрельбы. Впервые в истории русского флота применялась стрельба по невидимым целям с использованием корректировщиков огня, находящихся на наблюдательных постах.
5 (17) октября, с опозданием на 5 часов, полсотни западных кораблей, которые встали полукругом, охватывая бухту, начали обстрел города из 2680 орудий. Однако ответный огонь 96 орудий Южной стороны, 26 орудий Северной стороны и русской корабельной артиллерии привел к тому, что западные корабли были отведены от Севастополя и, в дальнейшем, почти не использовались для его бомбардировок. Русским огнем были уничтожены и позиции англичан против Малахова кургана. Англичанам удалось разрушить третий бастион, и если бы они его заняли, то оказались бы в тылу Малахова кургана, после чего могли захватить Корабельную сторону. Однако английские войска побоялись пойти на штурм. За ночь третий бастион был восстановлен под руководством Тотлебена и снабжен более мощной артиллерией.
Во время первой бомбардировки города погиб адмирал Корнилов. Но совершенствование обороны города продолжалось — она становилась все более глубокой и обеспечивала лучший маневр огнем.
13 октября русская полевая армия атаковала английские войска под Балаклавой и добилась успеха.
В шесть утра одесские батальоны пошли на штурм второго, третьего и четвертого редутов, которые прикрывали на балаклавских высотах занятый противником городок. Атака была успешной. Азовский полк, вскарабкавшись на кручу, занял первый редут. Тяжелая английская кавалерия под командованием генерала Скарлета остановила атаку гусар и казаков, однако попала под обстрел со стороны второго и третьего редутов, занятых русскими, и быстро отступила.
Английский командующий Раглан решил послать кавалерию, чтобы отбить орудия, которые, как он полагал, русские увозят с редутов. Приказ дошел до лорда Кардигана в несколько мутировавшем виде и лорд решил, что необходимо атаковать русскую кавалерию, стоящую в долине Кадыкиоя. На русских устремились два легких драгунских, два уланских, один гусарский полк и драгунская бригада англичан.
Англичане изрубили обслугу донской батареи, ведущей по ним огонь, и кинулись за гусарами, которые получили приказ отступить к Чоргунскому мосту, чтобы заманить противника под перекрестный обстрел двух батарей. Шесть сводных русских уланских эскадронов (преимущественно из Одесского полка), что находились возле второго и третьего редутов, поскакали на английскую кавалерию.
Фланговая атака улан оказалась для английских кавалеристов смертоносной, половина их была переколота уланскими пиками или погибла под артиллерийским огнем. Одесситы покончили с отпрысками многих благородных семейств Британии.
И только французские конные егеря помогли удрать остаткам британской легкой кавалерии.
Успех не был закреплен занятием Балаклавы — не успели подойти подкрепления, но штурм Севастополя западной коалицией был отложен.
Атака легкой кавалерии служила и служит для поколений английских пропагандистов образцом доблести сынов Альбиона — очевидно за неимением других более подходящих образцов — ей даже приписывают невероятную победоносность. Но кто и когда вспомнит одетых в уланскую форму простых мужиков, что разгромили гордых английских аристократов?
Во то время, что было выиграно благодаря Балаклавскому делу, русские солдаты под руководством инженера Тотлебена создали на южной стороне Севастополя три оборонительных рубежа, дополненных четвертой линией обороны, состоящей из баррикад на улицах. Глубина обороны теперь составляла 1,5 км, а протяженность — 7,5 км. Она состояла из опорных пунктов-бастионов, соединенных куртинами, на которые была вынесена крепостная артиллерия.
24 октября адмирал Меньшиков дал приказ атаковать вражеский осадный корпус. Атаку должен был начать в 6 утра отряд из Севастополя под командованием генерал-лейтенант Соймонова, а часом позже поддержать отряд генерал-лейтенанта Павлова — с Инкерманского плато.
Отряд Соймонова должен был ударить от Килен-балки по левому флангу противника, Павлов от развалин Инкермана — по центру и правому флангу. 20-ти тысячному Чоргунскому отряду под началом генерал-лейтенанта П. Горчакова, предписано было содействовать содействовать общему наступлению.
Будучи моряком, Меньшиков не мог заниматься детальным планированием операций на суше. И, хотя общие планы сражений, оказывались у него весьма здравы, при нем не оказалось высокопрофессиональных штабистов, способных довести идею до ума.
Генерал П. Данненберг, недавно прибывший с Дуная и назначенный командовать русскими войсками в данной битве, дал диспозицию, менявшую план Меньшикова.
Соймонов должен был выступить на час раньше и атаковать тот же правый фланг противника, что и Павлов — оба отряда направлялись на узкое плато между Черной речкой и Килен-балкой.