11 ноября Нахимов подошел на две мили к Синопской бухте — провел разведку. Вражеская эскадра под командованием Осман-паши вышла из Константинополя и сделала стоянку в порту Синоп, готовясь принять десант, чтобы затем высадить его на российской территории. Вице-адмирал Нахимов решил сорвать этот замысел. В его распоряжении было только три линейных корабля — "Императрица Мария", "Чесма", "Ростислав" и бриг "Эней"; он отправил быстроходный бриг в Севастополь за помощью, а сам заблокировал турецкую эскадру в Синопской бухте линейными кораблями и стал дожидаться подкреплений. У неприятеля было явное превосходство: 7 фрегатов, 3 корвета, 2 пароходо- фрегата, 2 брига и 2 транспорта. На борту было 510 орудий и еще 38 орудий на береговых батареях. Погода стояла бурная. На море продолжал свирепствовать шторм. И... турки предпочли остаться в спокойной Синопской бухте и не рисковать, вступая в бой хоть и с немногочисленным противником. А в результате упустили шанс, не воспользовались своим превосходством. Уже 16 ноября к нахимовской эскадре подошли линейные корабли "Париж", "Три святителя", "Великий князь Константин" и фрегаты "Кагул" и "Кулевчи". Это резко изменило соотношение сил. К 17 ноября вице-адмирал имел уже 6 линейных кораблей и 2 фрегата: 720 орудий корабельной артиллерии, 372 орудия с одного борта против 286 турецких, считая и береговые орудия. Нахимов не стал дожидаться подхода еще трех русских пароходо-фрегатов — они на всех парах шли к Синопу — и назначил сражение на 18 ноября. Он был уверен в победе: составил диспозицию, каждому кораблю было указано его место в боевом порядке. Кораблям надлежало войти в бухту, встать на якорь и огнем корабельной артиллерии уничтожить неприятельские корабли и его береговые батареи. "Я предоставляю каждому совершенно независимо действовать по усмотрению своему, но непременно исполнить свой долг". В приказе говорилось: "Не палить даром по тем из судов, кои спустят флаги... Первые выстрелы должны быть прицельные с особенным вниманием". В те времена использовали дымный порох. Клубы плотного дыма мешали рассмотреть неприятеля и вести прицельный огонь. Вот почему Нахимов приказал "заметить положение пушечного клина на подушке мелом".
Благодаря этому нехитрому способу удавалось восстановить первоначальное положение орудия в момент первого выстрела. Это позволило русским морякам вести быстрый прицельный огонь и, несмотря на непроницаемый пороховой дым, успешно поражать турецкие корабли.
Пройдет менее ста лет, и главнокомандующий советским военно-морским флотом адмирал Кузнецов вспомнит об этом знаменитом приказе Нахимова и будет добиваться от своих подчиненных умения поражать неприятеля первым выстрелом.
К полудню 18 ноября 1853 года русская эскадра в строю двух кильватерных колонн сблизилась с неприятелем, прорвалась сквозь заградительный огонь турецких корабельных орудий и береговых батарей Синопа, после чего встала на якорь и открыла сокрушительный ответный огонь.
Сражение продолжалось около четырех часов. Во время боя Нахимов находился на капитанском мостике флагманского корабля "Императрица Мария" и хладнокровно, через подзорную трубу, наблюдал за действиями эскадры. В бою этот корабль получил 60 пробоин и другие повреждения, но огнем корабельной артиллерии зажег флагманский корабль турок "Ауни Аллах" и заставил его выброситься на берег. После этого "Мария" уничтожила еще и турецкий фрегат.
Надо сказать, что русские линейные 120-пушечные корабли "Великий князь Константин" и "Париж" имели на борту новейшие бомбические орудия, которые во многом и решили исход сражения. В распоряжении Нахимова было 76 бомбических пушек против всего лишь двух турецких. "Париж" стал настоящим героем Синопского сражения. Меткий огонь его артиллерии поразил три турецких судна и уничтожил одну береговую батарею.
Корабли русской эскадры в Синопском сражении сделали 16873 выстрела.
Турецкая эскадра была почти полностью уничтожена. Турки потеряли свыше 3 тысяч человек. Около 200 человек сдались в плен, среди них был раненый Осман-паша. Только один турецкий пароходо-фрегат "Таиф", вооруженный 20 орудиями, уцелел и сумел уйти от погони русских.
Эскадрой Нахимова был уничтожен бывший русский фрегат "Рафаил", еще в 1829 году сдавшийся туркам. Тогда же император Николай I посчитал, что "Рафаил" недостоин носить русский флаг, и повелел предать фрегат огню, когда он будет возвращен флоту России. Спустя 24 года повеление императора было исполнено в битве на Синопском рейде. Турецкий командир этого фрегата капитан Али-бей был взят в плен, о чем моряки с гордостью рапортовали государю.