После ухода Корнилова с пароходами Новосильский направился к побережью Анатолии и встретил эскадру П.С. Нахимова 5 ноября у мыса Керемпе. Так как эскадра Нахимова во время крейсерства пострадала от штормов, вице-адмирал присоединил к себе два корабля, фрегат «Коварна» и бриг «Эней», отправив поврежденные корабль и бриг с Новосильским. 7 ноября Новосильский приблизился к маяку Херсонес, но из-за шторма остался в море. Утром 10 ноября он получил с пришедшего от мыса Керемпе на берегу Анатолии фрегата «Ка-гул» сообщение, что за ним гнались четыре неприятельских судна, однако не принял мер и утром 11 ноября прибыл в Севастополь. Недовольный действиями контр-адмирала, Меншиков отправил его с тремя 120-пушечными кораблями в помощь Нахимову1264
1265. 14 ноября адмирал послал Нахимову предписание, если корабли не потребуются, вернуть их в Севастополь1266. Но корабли потребовались.16 ноября эскадра Новосильского, при которой шел фрегат «Кагул», соединилась с эскадрой Нахимова. Новосильский сообщил вице-адмиралу, что «начальник 4 флотской дивизии прислан для присоединения к вам с кораблями «Париж», «Три Святителя» и «Великий князь Константин». Новосильский поднял свой флаг на корабле «Париж». Днем контр-адмирал по его просьбе побывал у Нахимова на корабле «Императрица Мария»1267
.Утром 18 ноября 1853 года Новосильский на корабле «Париж» возглавил левую колонну эскадры П.С. Нахимова, вступившей на рейд Синопа. В 12.25 «Париж» встал на шпринге бортом к неприятелю в центре судов противника и открыл огонь через 2 минуты после «Императрицы Марии»1268
. Огонь корабля был очень сильным. «Париж» сделал 3952 выстрела, в том числе 893 из бомбических пушек — больше других кораблей. Град ядер, картечи и других снарядов, включая 70 бомб, позволил подавить центральную батарею, истребить корвет «Гюли-Се-фид», добить проходивший мимо «Ауни-Аллах», вывести из строя фрегаты «Дамиад» и «Низамие»1.. В итоге «Париж» истребил противника и сам получил сравнительно малые повреждения. Корабль без помощи пароходов вышел в море и достиг Севастополя.В списке офицеров, отличившихся в сражении, П.С. Нахимов представил второго флагмана контр-адмирала Новосильского к чину вице-адмирала «за деятельное участие при исполнении плана атаки, примерное хладнокровие, распорядительность и мужество во время боя. Вел 2-ю колонну, поставив ее на позиции с примерною точностию, и во время боя корабль «Париж», бывший под его флагом, действовал отлично»1269
1270.К этому времени флагман имел ордена Св. Станислава II степени с императорской короной, Св. Георгия IV степени за 25 лет, Св. Анны II степени с императорской короной, Св. Владимира III степени, знак отличия за 20 лет и в гербе пистолет1271
. За участие в истреблении неприятельской эскадры при Синопе Новосильский был пожалован орденом Св. Георгия III степени. 18 декабря 1853 года его произвели в вице-адмиралы со старшинством с 18 ноября и утвердили начальником4-й флотской дивизии1272
.10 апреля 1854 года Новосильский с Нахимовым, Истоминым и Корниловым участвовал в молебне в память смерти М.П. Лазарева1273
. В мае 1854 года, когда было решено высылать из Севастополя отряды судов для обучения команд, командовать одним из трех назначили Новосильского1274. 22 июля 1854 года, когда в море появился чужой пароход, по приказу Корнилова был выслан в море на разведку «Крым», а в крейсерство вышел передовой отряд Новосильского1275.В 1854 году Новосильский держал свой флаг на корабле «Три Святителя» на рейде при обороне Севастополя1276
. В приказе Корнилова о затоплении кораблей и подготовке к обороне от 9 сентября указаны корабли, на которых должны расположиться флагманы вице-адмирал Новосильский и контр-адмирал Вукотич 1-й; второму было предписано при необходимости затопить корабли. Новосильский в соответствии с приказом перешел с затапливаемого корабля «Три Святителя» на «Храбрый»1. В приказе от 11 сентября, предусматривая меры к обороне Севастополя, начальник штаба Черноморского флота указал Новосильскому возглавить батальоны из команд затопленных судов, которым предстояло собраться на Театральной площади1277 1278. 15 сентября его отряд располагался в юго-западной части города1279.С 13 сентября вице-адмирал состоял начальником 2-го отделения оборонительной линии1280
. В письме от 18 сентября Корнилов сообщал, что Новосильский возглавляет центр оборонительной линии1281. Накануне Корнилов ездил в ставку Новосильского, расположенную на бульваре1282. В день бомбардировки 5 октября Новосильский находился на 4-м бастионе. Здесь он в последний раз видел Корнилова, который заезжал на бастион1283.15 ноября Новосильский участвовал в заседании походной думы георгиевских кавалеров, рассматривавшей кандидатуры офицеров на награждение орденом Св. Георгия1284
. 20 ноября 1854 года его наградили орденом Св. Владимира I степени1285.