Двадцать девятого августа англо-французская эскадра вошла в Авачинскую бухту на восточном побережье Камчатки. Шесть кораблей под командованием контр-адмиралов Дэвида Прайса и Огюста Депуанта прошли одиннадцать километров по Петропавловской губе и обнаружили там сорокачетырехпушечный фрегат «Аврору» и вооруженный транспортный корабль «Двину» в полной боевой готовности, которые загораживали вход в гавань Петропавловска. Половина судовых пушек была снята с кораблей и размещена на береговых батареях, державших гавань под прицелом, а кроме того, ожидая нападения на город, русские успели возвести весьма основательные земляные укрепления. Гарнизон Петропавловска, усиленный моряками, насчитывал 1013 человек, в то время как на борту англо-французской эскадры находилось более 2000 человек. Союзники открыли огонь, который оказался не слишком убедительным. Напротив, ответная стрельба русских вынудила эскадру отступить. Адмиралы приняли решение вернуться на следующий день.
Наутро союзники вновь подошли к Петропавловску и в 10 чесов начали обстрел, пытаясь подавить береговые батареи. Артиллерийская дуэль продолжалась около двух часов, когда произошло совершенно неожиданное событие. Примерно в полдень адмирал Прайс удалился в свою каюту и там покончил с собой. Решив, по-видимому, что Петропавловск значительно лучше защищен, чем он предполагал, и что данное им ранее обещание «расправиться с русскими фрегатами» останется невыполненным, отчаявшийся адмирал выстрелил себе в сердце. Командование эскадрой перешло к Огюсту Депуанту, который приказал прекратить огонь и снова отойти от города. Вместо бесплодной бомбардировки он предпочел на следующий день высадить десант.
Тридцать первого высадка десанта состоялась, но русские провели успешную контратаку. В течение четырех дней союзники пытались взять верх, но защитники Петропавловска неизбежно отражали эти попытки. Однажды сильный отряд из 400 французов и 300 англичан сумел с большим трудом захватить высоту, но оказался в ловушке и отступил под снайперским огнем. Союзникам так и не удалось ничего добиться. В этой серии схваток русские потеряли 165 человек, а французы и англичане в общей сложности около 350. Пятого сентября адмирал Депуант приказал снять осаду с Петропавловска и эскадра покинула Авачинскую бухту. Французские суда взяли курс на Сан-Франциско, а британские — на Ванкувер. Русские заполнили церкви и вознесли благодарственные молитвы. Бог оказался на их стороне.
Окажется ли Всевышний на стороне защитников Севастополя? Битвы при Альме, Балаклаве и Инкермане не смогли остановить продвижение союзников — и вот они у порога Севастополя. Силы осажденных уменьшились за счет погибших, раненых, а также пострадавших от болезней и холода. Стало очевидным, что русские не смогут противостоять союзникам на открытом пространстве, если не получат подкрепления, а ждать такового в ближайшее время не приходилось. С берегов Дуная в Крым уже переместились значительные силы, и Паскевич не хотел рисковать, еще более ослабляя защиту придунайских земель. Требовала людей и война на Балтике, так что и оттуда не следовало ожидать помощи.
Союзникам стало ясно, что рассчитывать на быструю победу не приходится — их оценка сил и решимости противника оказалась ошибочной. Если в Варне все представлялось ясным и определенным, то теперь конца войне не было видно, а моральный дух армии заметно ослаб. Англичане и французы испытывали те же трудности, что русские, но в большей степени. В ноябре на побережье разразился жестокий шторм с ураганом, и тридцать французских транспортных судов с полными трюмами груза потерпели крушение, в результате которого союзники потеряли огромное количество продовольствия и боеприпасов. Нехватка кормов для лошадей также привела к ослаблению местных транспортных возможностей: из Балаклавы к фронту грузы с большим трудом доставляли по тонущим в грязи дорогам. Англичанам и французам оставалось только постоянно и методично обстреливать город в надежде истощить силы защитников и выманить их за линию оборонительных сооружений. Кроме того, саперы вели подкопы и закладывали мины под валы и другие земляные укрепления. Сдача русскими города — лишь вопрос времени и терпения, считали союзники. Мало кто мог предположить, что от достижения цели их отделяют восемь долгих месяцев.
Со своей стороны русские старались истощить неприятеля как в физическом, так и в психологическом отношении. В ослабленном состоянии враг будет склонен заключить мир на приемлемых условиях. При этом защитники Севастополя не смогли оценить, в сколь тяжелом положении уже находится их противник. Знай Меншиков о плачевном состоянии дел у союзников, он думал бы не столько о защите, сколько о нападении на особенно уязвимое место в позициях альянса и, вполне возможно, обеспечил бы скорое и успешное для России завершение кампании. Но свершиться этому было не суждено, и обе стороны продолжали готовиться к осаде.