4月5日，英国陆军在加拉波利登陆。随后联军的作战计划在这里诞生。由6万英法陆军在海军的配合下在克里米亚半岛登陆，6星期内拿下俄国海军基地塞瓦斯托波尔要塞。这个目标很有限，目的是消灭俄国的黑海舰队，结束俄国在黑海的优势。这符合英国的愿望，对法国而言，开战本身就达到了目的。随着更多的部队到达，联军开始向君士坦丁堡进发。当地的酒和女人非常便宜，梅毒在联军士兵当中非常普遍。当地的卫生条件非常糟糕，英国的后勤也同样糟糕。自拿破仑战争以来，英军的后勤训练被荒废了。大多数军官都没有经历过战争，哪怕是低强度殖民地冲突。法军情况要好的多。拿破仑被打败了，但法国并没有失败。法军陆军仍是欧洲装备最好、组织最完善的军队，很多军官拥有作战经验，后勤系统也很有效。武器装备方面，英法的优势来源于新式线膛步枪----米尼步枪。线膛步枪相对于滑膛枪最大的优势在于射程和精度。滑膛枪的有效射程只有150码(一码约合0.914米)，并且精度很低。而线膛步枪有效射程也达到500码。法军在1840年代后期率先装备了米尼步枪，这使得它在同时期列强陆军中拥有巨大的技术和战术优势。新步枪带来新战术。拿破仑时代的散兵线队形可以进一步拉大，避免被对手火力密集杀伤。而对手的密集队形将在更远的距离上遭到精确火力射击。此外炮兵的角色发生重大变化，因为野战火炮的典型射程大多数在1000-1500码，有的轻型火炮甚至只有600-800码，相对于步枪射程优势变小。炮兵的作用变的类似后来的机枪，作为步兵的火力倍增器。尽管高层反映迟钝和对线膛步枪的不信任，英军还是在1851年装备了1851式米尼步枪，这构成克尼米亚战争中英国陆军的主战单兵武器，并发挥了巨大的作用。
英军陆军的参战部队包括4个步兵师，1个轻装步兵师和1个骑兵师。整个师在6000人左右。法国陆军的参战部队是4个步兵师和2个骑兵旅。编制情况和英军差不多。根据当时的炮兵技术水平，法军的做法更适应实战需要。骑兵在法军中的地位比起拿破仑时代大大下降，新式米尼步枪使得骑兵突击力下降，因此法军很少使用大骑兵军团。英军指挥官是拉格伦男爵。一个平易近人的贵族。法军司令是阿尔芒·雅克·勒鲁瓦·德·圣阿尔诺元帅。法国大革命造就的新一代法国军人。
1854年4月20日，俄国遭到开战以来的最大打击，普奥两国宣布保持中立，并秘密结为防御同盟。中立的理由显而易见，但沙皇看不到这一点。神圣同盟在最关键的时候失灵，使他感到沮丧和愤怒。仿佛为了给沙皇伤口再撒一把盐，英法舰队于1854年4月22日炮击奥德萨，表明英法实实在在准备跟俄国打一仗。1854年6月3日，奥地利完成部署，在匈牙利与瓦拉几亚和摩尔达维亚的边境陈兵8万，并向俄国发出最后通牒，要求俄国立即从两公国撤军。1854年6月14日，奥地利又同土耳其签订条约，土耳其同意奥地利占领两公国直到战争结束。奥地利的轻率和贪婪将1815年以来的俄奥友谊彻底葬送，从此两国关系再也没有好过。沙皇此时感到可耻的背叛，他终于明白自己落入一个可怕的陷阱。战争和他当初的预想完全两样，敌人越来越多，而朋友加兄弟的奥皇弗兰茨·约瑟夫一世的背叛，使他对战争开始失去信心，但战争还要打下去。奥地利皇帝此时正忙于迎娶来自巴伐利亚的茜茜公主，可谓一个天堂一个地狱。尼古拉严令俄军取得一场胜利来稳定局势。6月22日，俄军统帅米哈伊尔·德米特里耶维奇·戈尔恰科夫亲王亲自指挥对斯里查要塞的围攻。
俄军倾全力苦战一天，米哈依尔·戈尔恰科夫本人也在战斗中负伤，还是没有拿下斯里查要塞。俄军士气空前低落，第二天向北方撤退，斯里查要塞解围。土耳其军队乘胜追击，1854年7月7日，在古杰沃，俄军再次被击败。疲惫的俄军开始全面撤退，先是布加勒斯特，到7月28日，俄军完全撤出瓦拉几亚和摩尔达维亚。俄军已经撤退到1853年的出发点。战争从政治上讲已经没有理由继续。8月8日，维也纳方面提出四点建议来结束战争。
俄国认为接受这一建议意味着失去自1829年以来得到的全部利益，沙皇无法接受，他决心继续打下去，求得一个体面的和平。英法也不想俄国此时求和。在英国看来，要结束俄国在黑海的优势的最好办法是将俄国黑海舰队消灭掉。维多利亚女王力主继续战争，她催促驻扎在瓦纳的联军尽快行动。拿破仑三世认为他的主要目的已经达到，俄奥翻脸了。但是他想继续维持苦心经营的英法合作，他也批准了联军继续行动。于是战争不但没有停，而且还要扩大。