Перейдя Дунай, русская армия отбросила турецкие войска от правого берега и осадила крепость Силистрию. На Кавказе русские войска 1 декабря 1853 г. одержали крупную победу под Башкадыкляром, сорвав расчеты турок на вторжение в Закавказье и захват Тифлиса. Со стороны Северного Кавказа была отбита попытка Шамиля взять Тифлис.
Еще более выдающуюся победу одержал русский флот под командованием адмирала П. С. Нахимова. Блокировав на рейде Синопской бухты турецкие корабли, эскадра Нахимова, уступавшая по числу кораблей турецкой, уничтожила их. Командующий турецким флотом был взят в плен. Этот разгром стал предлогом для вступления в войну Франции и Англии. В декабре 1853 г. английская и французская эскадры вошли в Черное море, а в марте 1854 г. Англия и Франция объявили войну России. Явно враждебную позицию в отношении России заняли бывшие союзники Николая I — правительства Австрии и Пруссии, по требованию которых русские войска были вынуждены в июле 1854 г. снять осаду с Силистрии и очистить Молдавию и Валахию. Россия оказалась в изоляции.
Война показала отсталость России, слабость ее промышленного потенциала и неподготовленность высшего командования к войне в новых условиях. Русская армия уступала союзникам в технической оснащенности по всем показателям: количеству паровых судов, нарезного оружия, артиллерии. Из-за отсутствия на юге железных дорог плохо обстояло дело и со снабжением войск.
В летнюю кампанию 1854 г. Россия успешно противостояла противнику. В нескольких сражениях на Кавказе были разгромлены турки. Английский и французский флоты пытались совершить ряд нападений на русские крепости на Балтике, в Черном, Белом и Азовском морях и на Дальнем Востоке, которые везде были отражены. В сентябре 1854 г. развернулись основные операции в Крыму.
Ошибки русского командования позволили десанту союзников успешно высадиться в Крыму и 8 сентября нанести русским поражение на реке Альме и осадить Севастополь. Оборона Севастополя под руководством адмиралов В. А. Корнилова, П. С. Нахимова и В. И. Истомина продолжалась 349 дней силами 30-тысячного гарнизона и флотских экипажей. За этот период город был подвергнут пяти массированным бомбардировкам, в результате которых была практически уничтожена Корабельная сторона. Попытки же русской армии под командованием князя А. С. Меншикова оттянуть на себя силы. осаждающих окончились неудачей.
27 августа 1855 г. французские войска взяли штурмом ключевую позицию Севастополя — Малахов Курган. Русские войска оставили город. Последующие военные действия в Крыму, а также в других районах России для союзников решающего значения не имели. На Кавказе русским по-прежнему сопутствовал успех: было остановлено новое турецкое наступление и взят Карс.
В разгар Севастопольской кампании, болезненно самолюбивый, осознавая неизбежный и позорный провал своей внутренней и внешней политики, причем отдавая себе отчет в том, что главный виновник национального позора — он сам, Николай Павлович, по одной из версий, 15 февраля 1855 г. принял яд и в присутствии семьи умер, находясь в полном сознании. По этой версии, закутавшись в солдатскую шинель, он лег на кровать и обратился к наследнику Александру Николаевичу со словами: «Учись, братец, умирать!», после чего отвернулся к стене и в таком положении умер. Семья, понимая, что по православному обычаю самоубийц нельзя отпевать, три дня держала смерть в секрете, не решаясь обнародовать случившееся. По общепринятой версии, Николай I скончался 18 февраля в результате кратковременной болезни на 59-м году жизни. И по общепринятой версии умирающий царь обратился к цесаревичу со следующими словами: «Сдаю тебе команду не в добром порядке». Что было на самом деле — сказать трудно, но то, что созданный Николаем порядок рухнет, было и так ясно. Даже ярый реакционер, граф Валуев, и тот определил суть вещей следующими словами: «Сверху — блеск, а внизу — гниль!»
