Исполняя приказ Пелесье о штурме русских позиций, в последних числах мая, союзная артиллерия стала яростно обстреливать Камчатский люнет вместе с двумя другими русскими редутами, и здесь наглядно сказалось их преимущество в мортирах. Находясь в надежном укрытии, они методично разрушали передние фасы русских укреплений, выводя из строя пушки и заваливая амбразуры. В ответ русские батареи мало, что могли противопоставить огневой мощи союзников. Если в противостоянии с открытыми батареями противника они еще могли принудить их к молчанию, сбив или разрушив орудия, то против осадных мортир они были бессильны.
О приготовлениях французов к штурму Камчатского люнета русским сначала донесли дезертиры, а затем это же подтвердили и наблюдатели, заметившие большое скопление солдат во французских траншеях. Об этом было немедленно донесено генералу Жабокритскому, командовавшему обороной этого участка вместо погибшего Истомина, но к всеобщему удивлению тот не произвел усиление гарнизона укреплений.
В течение всего дня, Жабокритский только лихорадочно слал рапорта Остен-Сакену, который так же никак не реагировал на возникшую угрозу русским укреплениям. Оба генерала явно разделяли мнение Горчакова о необходимости сдачи Севастополя противнику ради сохранения армии.
На следующий день в самый разгар артиллерийской канонады, Жабокритский внезапно сказался больным, и, сев на лошадь, стремительно уехал в Северную сторону, оставив тем самым вверенный ему участок обороны без командования.
Когда это стало известно Нахимову, то он в категорической форме потребовал от Остен-Сакена замены Жабокритского Хрулевым и срочной посылки подкрепления на люнет и редуты. Сам же Нахимов, не желая мириться с предательским равнодушием начальства, лично направился на Камчатский люнет с тайной надеждой принять смерть на поле боя, чтобы избежать позора оставления родного города.
Общий штурм русских позиций начался в шесть часов по полудни, по сигналу ракеты. Французские штурмовые колонны сразу устремились в атаку на русские позиции и, пользуясь своей численностью четыре батальона против одного, смогли быстро сломить сопротивление защитников Волынского и Селингинского редута.
Развивая возникший успех, они попытались продвинуться в глубь русских позиций, но были остановлены русскими резервами, которые привел принявший командование Хрулев. При отражении неприятеля русские смогли захватить две гаубицы, которые французы неосмотрительно выдвинули вперед для поддержания атаки.
Камчатский люнет атаковали сразу три колоны французских стрелков, которые, несмотря на ураганную картечь, стремительно бежали вперед. Не обращая внимания на убитых и раненых, французские зуавы, составляющие ударную силу центральной колоны полковника Брансиона, приблизились к люнету и, перескочив через ров, стали врываться внутрь сквозь амбразуры.
Завязалась, отчаянна рукопашная борьба между защитниками люнета и алжирскими стрелками. В центре борьбы находился адмирал Нахимов, которого полтавцы и моряки окружили стальным кольцом и неоднократно бросались в штыки, спасая от зуавов своего горячо любимого начальника. Неизвестно как долго смогли бы триста пятьдесят русских солдат противостоять почти двум тысячи французам, но в этот момент английские мортиры, несмотря на присутствие на люнете зуавов, открыли ураганные огонь, который нанес большой урон, как в рядах защитников, так и атакующих.
Английские бомбы пощадили Нахимова, хотя один из осколков больно ударил его в спину и адмирал упал. Тотчас же моряки подхватили его под руки и, не обращая на протесты, унесли с люнета, прикрывая стонущего Нахимова своими телами.
Заметив отступление русских в сторону четвертого бастиона, французы сначала захватили оставленный люнет, а затем бросились преследовать их, намериваясь с ходу захватить и Корниловский бастион. Под картечным и ружейным огнем зуавы все же смогли достичь неглубокого рва бастиона, но были остановлены огнем с Малахова кургана и других близь лежащих батарей. От русской картечи погибли командиры штурмующих колонн полковники Леблан и Брансион. Лишившись своих командиров, зуавы сразу залегли, хотя с десяток смельчаков все же взобрались на вал бастиона, но тут же были подняты на штыки и сброшены в ров.
По залегшим солдатам противника гарнизон бастиона открыл ураганный огонь, а подошедшие батальоны Черниговского полка своей контратакой не только отогнали французов от бастиона, но даже смогли выбить их из Камчатского люнета, захватив при этом в плен до трехсот человек.