У корабля «Три святителя» в начале боя перебило шпринг, и его развернуло кормой к неприятелю. Главная сила парусных линейных кораблей — пушки вдоль бортов, поэтому корабль во время боя поворачивается к противнику бортом, на корме и носу артиллерия слабая. В дыму на «Трех святителях» не сразу заметили перебитый шпринг и сделали несколько «дружественных выстрелов» по стоявшему прямо против них «Парижу» — в результате он потерял полубаркас, картечью ранило мичмана. Увидев свою оплошность, на «Трех святителях» немедленно дали команду «отбой!», мичман Сатин был послан передать эту команду, и пальба прекратилась. Несмотря на то что линейный корабль «Три святителя» был под обстрелом турок, команда смогла завести другой шпринг. Приняв прежнее положение, корабль открыл бортовой огонь по 54-пушечному фрегату «Каиди-Зефер» и вскоре вынудил его броситься к берегу.
Корабль «Ростислав» стрелял по стоящему против него корвету и береговым батареям. В этот момент неприятельское каленое ядро (или граната) попало в корабль, ударило в одно из орудий, разбило палубу и подожгло занавесь, ограждавшую картузы — мешочки с порохом для картузных орудий. Во время пожара были обожжены и ранены 40 человек артиллерийской прислуги, остатки горящей занавеси попали в люки пороховой камеры, что могло окончиться взрывом. Все, кто находился в крюйт-камере, бросились к дверям; однако мичман Николай Колокольцев не растерялся: запер двери, приказал накрыть люки и начал хладнокровно тушить тлевшие обрывки. Команда была спасена, и Колокольцев «за особенное присутствие духа и отважность» был представлен Нахимовым к ордену Святого Владимира 4-й степени с бантом.
В шканечных журналах отмечено, что не прошло и четверти часа после начала сражения, как двадцатипушечный пароход «Таиф» вышел из линии турецких кораблей и, беспрерывно меняя курс, то останавливая машину, то снова заводя, стал прорываться за линию русской эскадры. Фрегаты «Кулевчи» и «Кагул» погнались было за ним; но пароход легко ушел, «обменявшись с фрегатами несколькими залпами».
В начале четвертого часа бой прекратился. Турецкой эскадры из пятнадцати кораблей более не существовало. «Неприятельские суда, брошенные на берег, были в самом бедственном состоянии; я велел прекратить по ним огонь, хотя они и не спускали флагов, как оказалось, от панического страха, которым были объяты экипажи», — сообщал Нахимов в рапорте. Когда парламентер, отправленный в город, проходил мимо этих кораблей и приказал спустить флаги, это было сделано без сопротивления.
Парламентеру не удалось найти в городе начальство, чтобы передать сообщение Нахимова: «…эскадра пришла для истребления турецких военных судов и не желает вредить городу». Турецкое население бежало в горы, греческое спряталось за стенами башни Митридата. Стоявшие в бухте купеческие суда и транспорты затонули, турецкие корабли взрывались один за другим. «Пожар продолжался во всё время нашего пребывания в Синопе, никто не приходил тушить его, и ветер свободно переносил пламя от одного дома к другому». Почти час парламентер ждал на берегу городские власти — напрасно, никто не появился. Только греки стали толпами сбегаться в гавань и умолять взять их на корабли. «Поскольку мои инструкции предусматривали только действия против турецких военных судов, я направил этих несчастных к европейским консулам», — писал Нахимов.
В 13.30 из-за мыса показался дым — это подходил пароход «Одесса» под командованием адмирала Корнилова; вслед за ним шли «Крым» и «Херсонес». Увидев «Таиф», Корнилов дал сигнал «атаковать неприятеля, поставив его в два огня», и отправился в погоню. Хотя «Одесса» и попыталась приблизиться к «Таифу» и даже обстреляла его, но силы были неравны: «Крым» и отставший «Херсонес» были старенькими гражданскими пароходами, перед войной перевозившими почту; по шесть пушек, поставленных на них, только замедлили их ход. «Одесса» была военным пароходом, но по скорости и вооружению сильно уступала «Таифу». «Погоня за пароходом оказалась неуспешна по значительному преимуществу его хода», — докладывал Нахимов. Еще бы — машина «Одессы» могла развить максимум восемь узлов, тогда как «Таиф» — все десять. На это Слейд и рассчитывал. Он не собирался вступать в бой с Корниловым, хотя и мог бы: на его борту были 22 пушки и 300 человек экипажа против шести пушек и 194 человек у «Одессы». И тем не менее пытался атаковать Корнилов, а не Слейд! Последнему нельзя отказать в военном опыте: исход сражения стал ему ясен спустя четверть часа после начала. Так «Таиф» остался единственным спасшимся кораблем турецкой эскадры.
