Между тем у русского военного командования на Тихом океане не было определенного военно-стратегического плана, и все мероприятия ограничивались подготовкой к обороне Петропавловска и устья Амура.
Общее командование военными силами края осуществлял Муравьев. Старшим флотским командиром был адмирал Путятин, но он имел особое задание – ведение переговоров и заключение договора с Японией. Военные действия не должны были мешать ему в выполнении этой миссии.
На совещании с Муравьевым в Императорской гавани было решено, что Путятин на «Диане» отправится зимовать в Японию, а ранней весной, по окончании переговоров, возвратится в лиман, к мысу Лазарева, и будет действовать сообразно обстоятельствам.
Фрегат «Паллада» после освидетельствования его комиссией оказался настолько гнил и расшатан, что был признан совершенно непригодным для морских походов без капитального ремонта и тимберовки, которые можно было сделать только на специально оборудованной верфи с сухим доком. Такой верфи ни в Петропавловске, ни в Русской Америке не было.
После совещания с Путятиным Муравьев послал корвет «Оливуца» к Завойко с приказанием укрепиться и защищаться в Петропавловске. Передав этот приказ, «Оливуца» пошла в обратный путь и в море разминулась с неприятельской эскадрой, направлявшейся громить Петропавловск. В Петропавловске лихорадочно работали. Завойко в этом случае оказался на высоте положения, сделав все, что было в его возможностях, для защиты порта, хотя возможности эти были ничтожны.
Петропавловск защищали 300 человек солдат сибирского линейного полубатальона во главе с капитаном Арбузовым. Этот отряд, приплыл вместе с Муравьевым по Амуру, на транспорте «Двина» был доставлен в Петропавловск незадолго до нападения англо-французов. Кроме того, в распоряжении Завойко были моряки: гарнизон порта, команда «Двины» и команда «Авроры». Команда «Авроры» из-за спешного перехода в плохую погоду была чуть ли не наполовину больна цингой, но, несмотря на это, авроровцы во главе со своим доблестным командиром, капитаном 2-го ранга Изыльметьевым, показали чудеса выносливости и отваги при укреплении и обороне города. Всего защитников Петропавловска было 879 солдат и матросов и 40 офицеров.
Фрегат «Аврора» и транспорт «Двина» стояли в гавани на якорях, а пушки с бортов, обращенных к берегу, свезены были на береговые батареи. Петропавловск защищало 40 орудий на 7 береговых батареях и 27 орудий на кораблях.
Количество пушечных зарядов было ограничено. К счастью для защитников, за три дня до прихода неприятельской эскадры в Авачинскую губу корабли Российско-Американской компании привезли продовольствия на 10 месяцев.
Восемнадцатого августа эскадра англо-французов вошла в Авачинскую губу. Она состояла из шести парусных кораблей и парохода «Вираго», вооруженного мортирами. Эскадра насчитывала двести тридцать шесть орудий. Среди парусных судов было: три фрегата – «Форт», «Пик» и «Президент», два корвета – «Амфитрита» и «Эвридика» и бриг «Облигадо». Соединенной эскадрой командовали английский адмирал Давид Прайс и французский адмирал Феврие ле Пуант.
Англо-французы дважды (20 и 24 августа) атаковали Петропавловск, высаживая на берег десант и ведя по городу и укреплениям убийственный огонь с кораблей. Оба раза неприятель был отбит, а штурм 24 августа закончился разгромом вражеского десанта и бегством его на корабли. Командир английской эскадры покончил с собой выстрелом из пистолета.
Неприятель потерял до 350 человек убитыми и ранеными. Защитники Петропавловска энергично исправляли повреждения на батареях и кораблях и готовились к отражению нового штурма. 25-го и 26-го англо-французы хоронили убитых и чинили повреждения на кораблях.
Утро 27 августа было пасмурно и туманно. Когда туман рассеялся, наблюдатели с берега заметили, что вражеская эскадра готовится сниматься с якорей. Русские были уверены, что неприятель собирается повторить нападение. Прозвучали сигналы тревоги.
Но на кораблях противника поднимали на ростры гребные суда, и это заставило усомниться в намерениях англо-французов. Неужели неприятель бесславно покидает бухту?
И действительно, развертываются паруса, наполняются ветром, и корабли, кренясь и пеня воду, идут к выходу из Авачинской губы, медленно скрываясь из виду.
Не веря своим глазам, петропавловцы держатся настороже, опасаясь хитрости. Но наступает вечер, ночь, следующее утро. И становится ясно, что неприятель ушел.
Ликование и радость защитников Петропавловска трудно описать. Бойцы отпущены с батарей, в торжественной обстановке отслужены молебен и панихиды по убитым. Во все окрестные селения полетели гонцы, извещая семьи защитников, укрывшиеся там от опасностей осады, что неприятель отступил.
Сообщение о победе в Петропавловске Невельской получил в 20-х числах октября от командира шхуны «Восток» и объявил командам Николаевска радостную весть.