Военный потенциал Николая I, располагавший почти миллионной армией, был внушителен. Выучка Балтийского и Черноморского флота, скорострельность стрельбы из пушек у российских моряков были лучше, чем у британских. Однако на Балтике, Белом море, в западной части Тихого океана и в черно-морском бассейне была принята тактика обороны. После ввода 21 июня 1853 г. 80-тысячного русского корпуса в Молдавию и Валахию Россия не подняла христиан Сербии и Болгарии на войну за освобождение.
20 марта 1854 г. русские войска перешли Дунай, но о прорыве на Балканы не было и речи. Концентрация огромных вооружённых сил вдоль западных границ России предотвратила высадку десантов противника на западе России и вступление в войну Австрии, Швеции, Пруссии, но оставила мало войск в Крыму. Разгром турецкого флота адмиралом П. С. Нахимовым в Синопе не стимулировал удар по Босфору.
В августе 1854 г. союзники захватили Аландские острова. В Крыму 8 сентября на реке Альма русские войска под командованием А.С. Меншикова отстаивали позиции несколько часов и, потеряв около 5 тыс. человек, избежали окружения. Неприятель не ворвался сходу в беззащитный тогда Севастополь. 11 сентября Северную бухту перегородили семью затопленными кораблями. В горячке суда топились вместе с орудиями, провизией, порохом, боеприпасами и имуществом офицеров. Морские экипажи на бастионах создали «окаменелый флот», усилив защиту города.
24 октября 1854 г. в Инкерманском сражении с обеих сторон сражалось примерно по 14 тысяч человек. Хотя русская пехота дралась ожесточённо и дважды врывалась в лагерь англичан, но не сбросила их с Сапун-горы. В начале мая союзники увеличили свои силы до 170 тысяч и подобрались почти к самому Севастополю. 6 июня Севастополь героически отбил общий штурм, при котором потери сторон составили около 5 тыс. человек. Попытка переломить ход войны в Крыму не удалась. В сражении на реке Чёрная 4 августа русские офицеры разновременно повели дивизии плотными массами в лобовой штурм Федюхиных высот. Главнокомандующий М.Д. Горчаков после 5 часов наступления отказался продолжать бой, русские потеряли свыше 3 тыс. убитыми и 5 тыс. ранеными, потери союзников составили 196 убитыми и 1551 ранеными. 24 августа по Севастополю было выпущено 150 тысяч снарядов, на которые русские ответили всего 50-ю тысячами. 27 августа 58 тысяч французов и англичан пошли на штурм Малахова кургана. Защитники сражались героически. Погибло почти треть войск от всего гарнизона. К 5 часам вечера Малахов курган был взят. 28 августа были затоплены остатки Черноморского флота и взорваны укрепления города. Герои Севастополя — В.А. Корнилов, П.С. Нахимов, В.И. Истомин, Э.И. Тотлебен, а так же весь рядовой состав проявили высочайшее мужество, выносливость и самоотверженность.
Феодальная Россия была побеждена не численностью и качеством вооружения неприятеля, а промышленной революцией капиталистических государств. Поражения в полевых сражениях заставили русских офицеров отказаться от строевой муштры в пользу боевой подготовки и стали причиной масштабных «милютинских» реформ 1860–1870-х гг.
Парижский мир 1856 г. ослабил русское влияние в Центральной Европе.