Укрывшаяся в ней эскадра под начальством старого моряка и опытного адмирала Осман-паши, состояла из 7 фрегатов, 3 корветов, 2 пароходов и 2 транспортов. На вооружении судов было 474 разнокалиберных орудия, причем вес залпа одного борта достигал 165 пудов. Экипаж эскадры насчитывал 4520 человек.
Хотя командующим эскадрой был Осман-паша, фактически руководил ею и направлял ее действия Мушавер-паша, т. е. англичанин Слейд, который командовал и пароходом «Таиф». Были, кроме Слейда, английские офицеры и на «Таифе», и на других судах эскадры Осман-паши, одни в качестве советников, другие как наблюдатели, третьи как любители сильных ощущений, предполагавшие возможность увидеть картину «истребления русского флота».
В Синопе отряд Нахимова был замечен в конце октября. 12 (24) ноября Осман-паша доносил в Константинополь, что его эскадре угрожает смертельная опасность. Паническим страхом веет от этого донесения: «Шесть русских линейных кораблей, корвет и два парохода находятся постоянно в открытом море близ порта: то они ложатся в дрейф, то лавируют. От шести до восьми фрегатов и два парохода, по самым верным сведениям, были замечены у Амастро. Во всяком случае, большой военный неприятельский флот находится недалеко. Русская эскадра может получить подкрепление и атаковать нас при помощи брандеров. Таким образом, если мы не получим подкрепления и будем оставаться в настоящем положении – от чего сохрани Аллах, – императорский флот может подвергнуться разгрому».
На самом деле эскадра Нахимова в то время была совсем не такой страшной и сильно страдала от штормов. Но с приходом трех кораблей Новосильского и двух фрегатов нахимовская эскадра стала действительно внушительной силой, однако и теперь ее состав далеко не достигал таких размеров, какие рисовались ее противнику, причем слабостью русской эскадры было полное отсутствие пароходов.
17 (29) ноября Нахимов располагал тремя 120-пушечными кораблями, тремя 84-пушечными и двумя фрегатами. Вооружение эскадры составляла мощная артиллерия в количестве 720 орудий. Общий вес залпа орудий одного борта только шести кораблей равнялся 343 пудам. Экипаж нахимовской эскадры насчитывал 6123 человека.
Как только Нахимов получил, по его мнению, материальное превосходство над неприятелем, он решил немедленно атаковать его. Обладая достаточно хорошим планом расположения береговых батарей и эскадры неприятеля, снятым во время рекогносцировки 11 (23) ноября старшим штурманом Иваном Некрасовым, и зная качества своей эскадры, Нахимов 17 (29) ноября отдал приказ: «Располагая при первом удобном случае атаковать неприятеля, стоящего в Синопе, в числе 7 фрегатов, 2 корветов, одного шлюпа, двух пароходов и двух транспортов, я составил диспозицию для атаки их и прошу командиров стать по оной на якорь и иметь в виду следующее…» Дальше приказ содержал основные наставления для подхода кораблей, постановки их на якорь и шпринг, ведения огня. В тот же день Нахимов собрал к себе второго флагмана и командиров судов, объяснил им задачу и уточнил диспозицию.
Как установила рекогносцировка 11 (23) ноября, турецкие парусные суда стояли под берегом дугообразно в одну линию. Во второй линии, между ними и берегом, стояли пароходы и транспорты. Вся акватория бухты простреливалась перекрестным огнем четырех береговых батарей. План атаки, составленный Нахимовым, учитывал эти данные.
Нахимов решил произвести атаку только кораблями в строю двух колонн с последующим развертыванием от середины в обе стороны и постановкой кораблей на якорь также в одну линию (против каждых трех турецких судов становились два русских корабля). Два фрегата должны были оставаться под парусами для наблюдения за неприятельскими пароходами, которые, как не сомневался Нахимов, «вступят под пары и будут вредить нашим судам по выбору своему». Подход к неприятельской линии в строю двух колонн значительно ускорял сближение и развертывание русской эскадры, вместе с тем сокращая время пребывания ее под огнем турецких судов и береговых батарей до момента открытия своего огня. Правую колонну в составе кораблей «Императрица Мария», «Великий князь Константин» и «Чесма» должен вести Нахимов, левую колонну – «Париж», «Три святителя» и «Ростислав» – Новосильский. Таким образом Нахимов выводил флагманский корабль в центр боевого порядка против турецкого флагмана.