8 (20) ноября корабли Нахимова попали в сильный шторм, и он был вынужден отправить в Севастополь для ремонта два линейных корабля, фрегат и пароход, направленный ему незадолго до этого. В результате в эскадре осталось только лишь три линкора. С этими силами 11 (23) ноября Нахимов блокировал турок в Синопе и остался в море, ожидая прихода подкрепления. 12 (24) ноября из Севастополя вышла эскадра контр-адмирала Ф. М. Новосильского — три линейных корабля и фрегат. При выходе в море напротив Херсонесского маяка по приказу Корнилова был поднят сигнал: «Государь Император ожидает победы, а Россия всегдашней славы своего оружия». Эскадра ответила единодушным «Ура!». 16 (28) ноября эти корабли соединились с эскадрой Нахимова. В тот же день прибыл и еще один фрегат — с письмом от Меншикова. Тот сообщал вице-адмиралу о нежелательности атак портовых городов для того, чтобы избежать негативной реакции Англии и Франции. С другой стороны, уничтожение эскадры Осман-паши было также необходимо, так как ее успех под Сухумом мог поставить под угрозу русский контроль над Абхазией. Колебания Меншикова были легко объяснимы. Николай I со дня на день ожидал разрыва с Парижем и Лондоном и считал, что «крайняя осторожность необходима, чтобы быть готовыми на всё».
Вне зависимости от инструкций, логика военных действий исключала возможность учета внешнеполитических нюансов. 18 (30) ноября 1853 г. русская эскадра одержала решительную победу в Синопской бухте. Имея шесть линейных кораблей и два фрегата с 788 орудиями, Нахимов атаковал своими линкорами турецкие суда, имевшие 474 орудия. Преимущество русских в артиллерии компенсировались наличием у турок шести береговых батарей с 38 орудиями, часть из которых имела возможность стрелять калеными ядрами. Всё это, как казалось, исключало возможность атаки с моря. Кроме того, русские корабли проигрывали во времени: они должны были войти в бухту и встать на якорь под огнем противника. Приказ Нахимова заканчивался словами: «Государь император и Россия ожидает славных подвигов от Черноморского флота. От вас зависит оправдать ожидания».
Команды русского флота действовали как на учениях — слаженно, дисциплинированно, эффективно. В течение трехчасового боя эскадра Осман-паши была разбита, сам он попал в плен. Уничтожен был и фрегат «Фазли-Аллах» (бывший русский «Рафаил» — единственный русский корабль, захваченный турками летом 1829 г.). По приказу Николая I от 4 (16) июня 1829 г. корабль этот, в случае если его отобьют от противника, должен был быть предан огню, что и было исполнено в Синопе. Уничтожения избежал всего лишь один пароходо-фрегат «Таиф», которым командовал английский советник контр-адмирал А. Слейд, который накануне рекомендовал Осман-паше избежать боя. Этот 20-пушечный корабль в самом начале боя покинул место сражения и направился в Константинополь. Используя превосходство пара над парусом, «Таиф» ушел от погони наблюдавших за входом в гавань фрегатов «Кулевча» и «Кагул». Не смогли догнать его и пришедшие к Синопу с опозданием из-за плохой погоды русские пароходы.
Потери на кораблях противника составили 2700 чел. (из 4200 чел. экипажа). Вместе с турецкой эскадрой погиб и десант, общие потери турок равнялись приблизительно 4000 чел.
Илл. 21 Алексей Боголюбов. Бой пароходо-фрегата «Владимир» с турецко-египетским военным пароходом «Перваз-Бахри» 5 ноября 1853 года 1850
Илл. 22 Алексей Боголюбов. Бой 44-пушечного фрегата «Флора» с тремя турецкими пароходами у мыса Пицунда 9 ноября 1853 года. 1854
Русская эскадра потерь в корабельном составе не имела, на кораблях погибло 37 и было ранено 233 чел. Тем не менее потери, которые понесли русские суда от артиллерийского огня противника, были достаточно велики. Особенно пострадали флагман «Императрица Мария» и «Три Святителя». Только 20 ноября (2 декабря), после проведения необходимых ремонтных работ, эскадра в состоянии была покинуть рейд Синопа. При этом повреждения в парусном вооружении были столь значительными, что четыре линейных корабля: «Императрица Мария», «Три Святителя», «Ростислав» и «Великий Князь Константин» отправились в Севастополь, буксируемые пароходами. Там их ждал торжественный прием — весь город вышел встречать эскадру.
Неудачи преследовали турецкую армию. Ее попытки перейти в наступление провалились везде. В Закавказье русские силы были чрезвычайно немногочисленны: две пехотные дивизии, одна Кавказская гренадерская бригада (всего 25 батальонов), драгунский полк (10 эскадронов), 21 казачья сотня, 78,5 сотни местной милиции и 62 орудия. Немногочисленные войска не могли прикрыть ни сложной протяженной границы, ни основных пунктов опоры и снабжения. Александропольская крепость, служившая главным центром снабжения армии, была заложена в 1829 г. и не была вооружена полностью. На ее верках стояло 120 орудий, что было на 100 меньше требуемого по проекту. Гарнизон составлял всего один батальон.