马米隆在2月22日夜里被俄军占领，俄军随即构筑了坚固的工事。马米隆位于塞瓦斯托波尔要塞和法军战线之间。攻占马米隆成为联军的首要任务，因为从马米隆出发，英军可以攻击凸角堡，法军可以攻击马拉科夫要塞。3月6日，得知尼古拉一世逝世，拉格伦敦促卡洛波特立即对马米隆发起进攻，他认为俄军因为沙皇逝世士气低落。但卡洛波特拒绝了，这可能是因为拿破仑三世皇帝的心腹尼尔将军来到克里米亚监战。尼尔来的目的是征求卡洛波特的建议，皇帝打算直接指挥战斗。皇帝认为除非从各个方向同时进攻，否则塞瓦斯托波尔无法拿下。卡洛波特接受了皇帝的看法，他本人也不想冒险仓促进攻。
4月9日，联军开始第2次大规模炮击。联军参加炮击的共计520门大炮，发射了发炮弹。作为回应，俄军998门大炮发射了发炮弹。炮击进行了10天，造成俄军6131人、法军1587人、英军263人的伤亡。俄军放弃了损坏严重的旗杆阵地，但在夜里修复了其他工事。法军仅仅前进了100码，进一步行动却被皇帝否决了。英法联军的关系受到许多夭折的作战计划的困扰，5月2日，英军策划对亚速海的刻赤进行远征。刻赤是俄军的后勤中心，俄罗斯内陆运来的补给物资都堆放在这里。在舰队出发2小时后，拿破仑皇帝的电报来了，他命令舰队返航，任何削弱塞瓦斯波托尔围城部队的做法都不允许。舰队中的法国舰船只好返航，英军失去法国的支援，力量单薄，也只好尾随法舰返航。几天后，卡洛波特向皇帝建议成立了一个联合军事委员会，但并未被皇帝接受。卡洛波特随即向皇帝提出辞职并要求重新当他的师长，5月16日，艾马布勒·让·雅克·佩利西耶成为法军指挥官，卡洛波特改为指挥第4师。
5月22日，贝利西埃在中央堡垒和海湾之间发动了一场残酷的夜间攻击。尽管伤亡巨大，法军成功的达到了目的。他同时批准刻赤远征队继续他们的计划。1855年5月25日，刻赤被联军占领，第2天，联军舰队驶进亚速海。联军缴获了100多门大炮，数千吨谷物和面粉被销毁。俄军的运输船、兵工厂、仓库受到巨大的破坏。贝利西埃多次拒绝皇帝的命令，有一次他甚至切断了电报联系。6月初，他在收到皇帝禁止行动的命令下，计划对马米隆发动一次联合进攻，6月6日，第3次炮击开始。联军主要炮击目标是马米隆。到了9日，法军占领了马米隆而英军推进到凸角堡的面前。俄军组织了一次反突击但失败了。贝利西埃声称他是在马米隆被拿下后才收到皇帝的电报。皇帝命令贝利西埃发动野战打击外围的俄军，贝利西埃答复皇帝这是不可能的，他要求皇帝必须让他采取符合战场实际的行动，否则他将辞职。在贝利西埃等待皇帝答复的同时，他又在计划新的攻势。6月17日，联军第4次炮击开始，英军计划攻占凸角堡而法军的目标是马拉科夫要塞。俄军事先知道了这次进攻，甚至知道贝利西埃和博斯奎特之间的争吵以及贝利西埃将进攻提前到凌晨3点的详细计划。法军在进攻开始后伤亡惨重，早晨8点30分贝利西埃下令撤退。英军同样糟糕，部队在穿越1\/4英里长的开阔地时，被葡萄弹和滑膛枪子弹严重杀伤。
这次行动失败对拉格伦勋爵精神上是一个沉重打击，他已经感到筋疲力尽。霍乱再次光临军营。6月14日，埃斯考特将军宣布拉格伦勋爵患上了严重的痢疾。6月28日，拉格伦勋爵在睡梦中平静的去世。至此，开战时英法两军最高指挥官先后因病去世，联军军营震动很大。7月1日，辛普森爵士继任英军总司令，但他显然经验不足，面对困难束手无策。土耳其在高加索战场吃紧，奥马尔帕夏的土耳其军准备撤离克里米亚去解救高加索重镇卡尔斯。拿破仑三世对此十分不满但围攻只能继续。8月16日，哥尔查科夫集中4个步兵师和2个骑兵旅渡过彻那亚河向联军发动进攻，英军只有一部分骑兵和炮兵参战，但俄军伤亡了8000人，最后一次解围行动失败。英军指挥官辛普森对战局感到悲观，这使他受到来自伦敦的责备，伦敦在讨论他的继任人选。9月8日11点30分，联军开始第4次猛烈的炮击。40分钟后，联军总攻，这是有史以来第一次各部队校对时间在同一时刻发动进攻。法军麦克马洪师进攻马拉科夫要塞。仅仅10分钟，要塞落入法国人的手中，随后法军又打退了俄军的反击。英军对凸角堡的攻击再次失利。英军部队被俄军火力压制在凸角堡脚下的胸墙后面而拒绝前进，不久他们就转身撤退了。但马拉科夫要塞的失守对俄军来说是致命的，联军炮火可以从这里覆盖整个塞瓦斯托波尔，陷落只是时间的问题。当天夜里，俄军破坏了全部工事，携带炮兵和后勤设施有计划的撤出了塞瓦斯托波尔。联军在围攻了11个月后终于进入已经成为废墟的塞瓦斯托波尔。俄军在塞瓦斯托波尔防御战上总体是成功的，它是陆海军保卫濒海要塞协同作战的典范，尽管在军队、火炮数量上及武器质量上处于劣势，俄军夜间不断出击及大量运用地雷，和纵深梯次配置防御体系给联军很大杀伤。塞瓦斯托波尔的保卫者在武器、弹药和粮食方面极端困难，他们为俄罗斯军事、经济上的落后状态付出了血的代价。
塞瓦斯托波尔陷落后，克里米亚战场的军事行动逐渐减少。俄军进入塞瓦斯托波尔北面的高地，但贝利西埃拒绝皇帝的命令没有反击。巴赞将军率领一部分法军在皇帝的催促下攻占了金本，切断了奥德萨的对外运输线。到了11月，拿破仑三世准备见好就收实现和平，而英国却宁愿继续打下去。英军得到大量补充，1月，考灵顿爵士接替辛普森成为新的英军总司令，并准备发动春季攻势。这时法军却为疾病所困扰而英军后勤充足，兵强马壮。甲辰年的主旋律是期待和平，外交行动代替了军事计划，2月克里米亚战场达成停火协议。
在其他的战场上也是有很多的战役发生。除了克里米亚战场外，最重要的战场是亚洲西部地区的高加索战场。从黑海到波斯边境，俄国和奥斯曼帝国拥有150英里的边境线。在这条国境线的中央，是古亚美尼亚王国留下的重要堡垒卡尔斯。历次俄土战争这里都发生过重大的战斗，双方对这个战场都再熟悉不过，夏天，俄军进入土属亚美尼亚。7月29日，俄军攻击了驻守在卡尔斯北方的一个土耳其师，土军战败撤退。8月，驻卡尔斯的土军集中步兵、8500骑兵和52门大炮向俄军进攻。俄军的实力是步兵、5000哥萨克骑兵、60门大炮和部族非正规军。土军战败退回到卡尔斯。然而俄军在随后的战斗失利，未能扩大战果。联军派出一个军事联络小组到达卡尔斯，协调卡尔斯和克里米亚战场的军事行动。军事联络小组发现卡尔斯的土军士气低落，非常需要增援。6月到11月，俄军围攻卡尔斯。11月25日，处于半饥饿状态的卡尔斯被俄军攻占。在这之前，土耳其已派遣援军前来解围。
9月6日，土耳其最好的指挥官奥马尔·卢特菲帕夏离开克里米亚前往高加索，9月29日他的部队登船从克里米亚出发。另一只土耳其军队在特拉布松登陆也在赶往卡尔斯。得知卡尔斯陷落后，12月8日，奥马尔的部队向高加索山脉的南方撤退，俄军取得高加索战场的胜利。
还有波罗的海的斗争，在波罗的海，俄军有一支27艘战列舰组成的舰队。联军决定阻止这只舰队可能进入北海。英国海军部派遣那皮尔爵士指挥一个由不熟练水手操纵的舰队执行这个任务，此外这只舰队人员不足、缺乏弹药。为鼓舞士气，维多利亚女王亲自到朴次茅斯检阅了舰队，3月10日，舰队出发。此时距英法向俄罗斯宣战还有18天，联军的行动只能解释为蓄谋已久。那皮尔的任务是消灭俄国波罗的海舰队。英国舰队首先到达基尔，然后进入丹麦海峡到达哥本哈根的南面，那皮尔认为这里是控制北海出入口的最佳地点。俄罗斯舰队驻扎在200英里外芬兰湾的喀琅施塔得，喀琅施塔得建有坚固的要塞，拱卫圣彼得堡海上的出入口。那皮尔在哥本哈根呆了3星期，训练船员航海和炮击。战争爆发后，他的任务是封锁芬兰湾和临近俄国港口，拦截俄罗斯运输船和评估占领博马松、莱沃克和其他要塞的可能性，4月17日，那皮尔舰队到达芬兰湾。随后的暴风雨和领航员的缺乏使得舰队退回到斯德哥尔摩。在那里，那皮尔劝说瑞典国王加入战争，但是徒劳无功。5月天气转好，那皮尔舰队再次出动炮击了翰戈要塞。6月，舰队勘察了斯维堡，发现那里的要塞十分强大，8000俄军固守在花岗岩要塞里。一只分舰队被派出袭击俄国运输船队。在托尼亚，一只登陆队遇到强大的俄军损失惨重。
6月21日，三艘皇家海军军舰在领航员的带领下炮击了博马松要塞，除了浪费弹药外一无所获。22日，联军的18艘风帆战列舰和9艘蒸汽船向喀琅施塔得进发。其中英国战列舰12艘，法国6艘。9艘战列舰和6艘护卫舰被留下监视斯维堡。6月26日，联军舰队到达喀琅施塔得外海，发现港内俄罗斯30艘军舰分为三个纵队驻泊。联军仔细侦察了3天，认为己方18艘战列舰无法对付港口要塞和22艘俄罗斯战列舰，因此放弃了攻击。后来斯皮尔为此遭到严厉的责难。霍乱也在军舰上发生，联军舰队只得返回斯维堡。7月2日，英国海军部通知联军舰队，6000法军携带10门大炮已经出发将参加登陆作战，目标是博马松或是斯维堡。鉴于斯维堡的强大要塞，博马松被列为攻击目标。博马松有三个炮台，深入大海的主炮台三面环水，拥有120门炮。另两个炮台在内陆的两座山上，分别拥有24门炮，炮台顶部有铁制屋顶，可以抵御炮弹打击。联军人（法军人、英军1000人）在博马松的南北两面登陆，包围了博马松，到8月13日，联军炮兵就位开始炮击。俄军炮台没有回击，山上两炮台在2天内被联军占领。联军舰队炮击主炮台，俄军在炮台被摧毁后投降，博马松落入联军之手。联军舰队随后又转向芬兰的阿博。那里有17艘俄罗斯炮艇，通向港口的峡湾两边树林里隐藏有大量俄军步兵。法军拒绝参战，因为法军士兵大量感染霍乱。
9月4日，法军舰队撤退过冬。到了10月，英国舰队也分批撤出波罗的海，春天，邓达斯从黑海赶来接替了那皮尔。他此时拥有19艘螺旋桨推进的战列舰和1艘风帆战列舰，14艘护卫舰，12艘蒸汽船，21艘武装蒸汽舰和15艘炮艇。法军有3艘战列舰、3艘护卫舰和10艘炮艇。3月，联军舰队再次进入波罗的海执行封锁任务。联军侦察发现俄军要塞的防御都大大加强，登陆作战变的极为不可能。联军只能从海上炮击，尽管破坏巨大，但没有采取任何登陆行动。11月，联军舰队再次撤退过冬，波罗的海的战斗结束了。
在北太平洋，英法舰队也参加了战争。联军舰队攻击了勘察加半岛的彼得罗巴普洛夫斯克。登陆的陆战队和海员遭受了重大的伤亡，两个皇家海军编队，后来从其他地方又派出一个编队加入到北太平洋战区。俄军防御强大，更主要的是这里远离主战场，对战争影响很小，因此，英国舰队没有采取大行动。8月，在遥远的白海，3艘皇家海军军舰执行封锁任务。他们一共检查了300艘商船并炮击了科拉半岛。
次年，交战双方在奥地利的调停下开始进行停战谈判。俄罗斯认为同盟国所提条件无法接受，和谈于4月中断。12月16日，埃斯特哈兹伯爵带着奥地利帝国的最后通牒到达圣彼得堡，要求俄罗斯接受停战。1月16日，沙皇亚历山大二世接受奥地利的要求。2月25日，巴黎和会召开。英、法、土、撒丁和俄国参加，奥地利因为提出“维也纳四点”方案也参加了和会。俄罗斯希望普鲁士出席，以得到它的支持。但英国反对，理由是普鲁士没有参战。3月16日，讨论黑海问题时，普鲁士才以1841年《海峡公约》签字国的身份参加。和会上俄罗斯全赖拿破仑三世的支持，后者也不希望俄罗斯遭到过分削弱而让英国在近东一家独大，拿破仑三世另一个用心是让俄罗斯更加记恨奥地利而在将来亲近法国。奥地利企图霸占已经占领的瓦拉几亚和摩尔达维亚，但遭到法俄的强烈反对。经过激烈的讨价还价，3月30日《巴黎和约》签字，列强共同保证土耳其的“独立与完整”；土耳其保证不分种族与信仰改善境内人民的状况；俄罗斯收复克里米亚半岛被占领土，把多瑙河口和比萨拉比亚南部割让给摩尔达维亚，高加索的卡尔斯归还给土耳其，并放弃对土耳其境内的东正教的保护权；塞尔维亚、瓦拉几亚和摩尔达维亚的宗主权仍归土耳其，由列强共同保证；黑海中立化，禁止各国军舰通过两海峡，禁止俄罗斯在黑海沿岸建立或保有兵工厂；多瑙河航行自由。俄罗斯被迫接受了苛刻的条件，和约禁止俄罗斯在黑海拥有舰队和海军基地，不准俄罗斯在波罗的海的阿兰群岛上设防。俄罗斯将比萨拉比亚南部割让给土耳其，并归还卡尔斯，承认由各强国对处在苏丹宗主权之下的摩尔达维亚、瓦拉几亚和塞尔维亚三公国实行集体保护。
俄军损失52.2万余人，土军损失近9.6万人，法军损失9.5万人、英军损失10.2万人。俄国为这场战争大约耗资约8亿卢布，同盟国耗资约6亿卢布。这是一场巨大的伤亡和浩劫，自从克里米亚半岛之争过后，俄罗斯沙皇帝国的沙皇亚历山大二世才知道了自己国家的无能和落后，所以他锐意进取，打算废除农奴制。
技术也是革新，克里米亚战争是世界史中的第一次现代化战争。克里米亚战争是近代科技战争的开端，是兵力兵器、军事学术发展史上一个重要的阶段，它对火炮枪械和水雷武器的进一步发展起了推动作用。许多新的战争手段登上历史舞台，技术成为决定战争胜负的重要因素。而在此之前，人力被认为是决定因素。
新式线膛步枪、蒸汽动力战舰、铁路、有线电报等科技发明在战争中扮演了重要角色。英法首脑和军事部门利用有线电报从千里之外指挥战争，这是历史上的第一次。有线电报也使得大众传媒可以实时传递战况，战争距离大众不再遥远，民意对战争进程产生深远的影响，军事后勤体系发展为一个独立部门，工程保障、战地医疗、后勤运输能力得到极大提高。法军统一对表校正时间进攻马拉科夫要塞是指挥艺术的重大发明。各军事强国在这次战争后都加速淘汰旧装备，摒弃滑膛式武器及木制帆力战舰，进行新技术军备竞赛，企图以不对称的技术优势击败对手。而在这之前，除了海军，没有国家特别在意陆地上的技术优势，各国对战争理解角度不同，结论也不同。英国认为蒸汽动力战舰具有巨大优势，为扞卫海上霸权，英国一直走在海军军备革新的前沿。法国认为新式步枪最具战斗效能，因此大力研究新式步枪。在克里米亚战争中，没有军事家能够适应这种技术进步，有些人甚至表现拙劣。这也是军事史上一直存在的问题，战术总是落后于技术，两次大战的惨痛悲剧都和这个问题有关联，特别是一次大战。可不可以这么看，从哲学上讲，客观实在决定主观意识，而技术是客观的，战术属于主观的东西。因此战术落后于技术是必然的。
也有诞生了一个新的医院，叫野战医院。在这场战争中共约50多万人死亡，大多数士兵并非直接阵亡于战场，而是因饥饿、营养不良、卫生条件差和野战医院的简陋条件，伤员无法得到有效医治而死亡。弗罗伦斯·南丁格尔改善了野战医院的卫生条件，仅此一项改革就大大地提高了受伤战士的生存率。战后南丁格尔在伦敦创办了第一所护士学校，南丁格尔即弗洛伦斯·南丁格尔（护理事业的创始人和现代护理教育的奠基人），无独有偶，另一位牙买加护士玛丽·西克尔也曾为英军效力，治疗伤患。
也是祝愿世界没有战争。