Вылазка двух пароходов была предпринята 24 ноября. В час дня «Владимир» и «Херсонес» вышли за буи, миновали линию затопленных кораблей. «Владимир» первым устремился к вражескому пароходу. Стреляя на ходу из орудий по неприятельскому лагерю у Стрелецкой бухты и стоявшим там двум пароходам, продолжал атаковать пароход. Тот дал сигнал своему флоту, стоящему у Камышовой бухты, и, отстреливаясь от «Владимира», стал отступать. «Владимир» кинулся за ним, ведя огонь из двух носовых орудий, а когда подошёл к кораблям близко, на дистанцию пушечного выстрела, положил лево руля и стрелял по беглецу всеми орудиями левого борта. Повернув затем к Стрелецкой бухте, «Владимир» стал помогать «Херсонесу» обстреливать вражеские пароходы и лагерь. Ими уже был подбит один французский пароход, когда к месту боя стало приближаться несколько английских и французских кораблей.
Чтобы не подвергаться атаке превосходящих сил противника, «Владимир» и «Херсонес», открыв огонь из кормовых орудий, пошли к Севастополю. На рейде на флагмане «Двенадцать апостолов» их приветствовал Нахимов сигналом: «Изъявляю особенное удовольствие».
«Молодецкая вылазка наших пароходов, — доносил Нахимов, — напомнила неприятелям, что суда наши, хоть разоружены, но по первому приказу закипят жизнью, что, метко стреляя на бастионах, мы не отвыкли от стрельбы на качке, что, составляя стройные батальоны, для защиты Севастополя, мы ждём только случая показать, как твёрдо помним уроки покойного адмирала Лазарева…»
Не раз «Владимир» с другими пароходами содействовал своим метким огнём бастионам при отражении атаки союзников. Редкий день не прикрывал «Владимир» своим огнём защитников Малахова кургана. В январе 1855 года Бутакова просил помочь В. Истомин «дальностью сокрушительных бомб».
В конце марта Бутакова произвели в капитаны 1-го ранга, теперь он командовал отрядом пароходов, который и днём, и ночью, на ходу, и на якоре «бросал бомбы на занятые неприятелем редуты». В ночь на 5 июня неприятель предпринял четвёртую атаку Севастополя. Тысячи бомб обрушились на русские позиции. Особенно досталось защитникам Малахова кургана. В вечерней мгле появился на Малаховой кургане Бутаков, разыскал Нахимова.
— Славно трудитесь на «Владимире», славно-с! — ответил адмирал, поздоровавшись.
— Ваше высокопревосходительство, — обратился к нему Бутаков, — нынче судьба Севастополя решается, на пароходе я под защитою брони и поспокойнее, чем здесь. — Бутаков кивнул на разорвавшуюся неподалёку бомбу. — Так что прошу меня зачислить на какую-либо батарею, на передовую.
Темнота скрыла черты лица Нахимова, но, судя по голосу, адмирал был недоволен:
— Нельзяс-с никак, Григорий Иванович, вас надо сохранить для будущего флота! — Голос адмирала помягчел. — Да и ваши пароходики нам подмога великая. Вот-с нынче ночью ожидаем неприятеля здесь, на Малаховой, и у Черной речки. Будьте настороже.
Действительно, в ту ночь около 14 тысяч французов-зуавов штурмовали курган. Корабельная артиллерия помогала меткими бомбовыми ударами. В этот раз неприятель был отбит.
Тем временем новый царь, Александр II, был явно против дальнейшей обороны Севастополя «до последней капли крови». Эту линию проводил и сменивший А. Меншикова генерал М. Горчаков. Но царь приказал напоследок «хлопнуть дверью», предпринять наступление. Бездарь М. Горчаков, не подготовив как следует войска, 4 августа бросил людей на верную смерть, в атаку на отвесные и неприступные Федюнинские высоты против в полтора раза превосходящих сил противника. Русские потеряли у Черной речки до 10 тысяч человек и отступили. Судьба Севастополя была решена. 27 августа неприятельские колонны двинулись со всех сторон на штурм Севастопольских бастионов. Маневрируя у Килен-балки, «Владимир» на ходу открыл губительный огонь по вражеским колоннам. «Командир „Владимира“, — рассказывал очевидец, — капитан Бутаков первый подавал экипажу пример редкого хладнокровия и неустрашимости. Все приходили в восторг, глядя на него, стоящего на площадке над колёсами и спокойно распоряжавшегося, как будто возле него не летали ядра и не было вероятности быть убитым каждое мгновение. Хвала тебе, храбрый! Хвала и тебе, наш славный „Владимир“!»
Увы, на этот раз одолел числом неприятель. Вечером 27 августа начался отход войск. Всю ночь пароходы перевозили людей и кое-какие грузы. «Владимир» в эту ночь перевёз 2490 человек. Ночью легли на дно парусники «Париж», «Храбрый», «Мария», «Чесма», «Иегудил».
В ночь на 31 августа Бутаков получил приказ затопить все пароходы. В час ночи свезли на берег команды пароходов, а в три по условному сигналу все пароходы: «Владимир», «Крым», «Херсонес», «Одесса», «Бессарабия», «Эльбрус», «Дунай», «Турок», «Грозный» — подожгли, открыв предварительно кингстоны. Морская поверхность озарилась багряными отблесками горящих кораблей, погружающихся в пучину. Подожжённый в нескольких местах «Владимир» взлетел на воздух под грохот пушек — это в последний раз выстрелили заряженные и наведённые на неприятеля орудия «Владимира», которые не удалось свезти на берег.