10月25日和11月5日，俄军先后向占领巴拉克拉瓦和因克尔曼的联军实施反击并受挫。11月14日至次年6月10日，联军以三次大规模炮击和多次地面攻击压缩包围圈，但未能攻克要塞以东的制高点马拉霍夫岗。1855年8月16日，俄军得到增援后向黑海以西的法军阵地实施反攻，再次受挫。8月17日和9月5日，联军再次进行两轮炮击，摧毁俄军大部工事，随后于9月8日发起总攻，攻占马拉霍夫岗，控制要塞南区。俄军炸毁残存工事和全部舰船后撤离塞瓦斯托波尔。

冒着炮火坚守塞瓦斯托波尔的俄军

在近一年的战斗中，俄军伤亡约10.2万人，联军伤亡约7.3万人，双方均有大批高级将领阵亡，俄黑海舰队司令纳西莫夫、塞瓦斯托波尔城防司令科尔尼洛夫、联军总司令拉格伦皆重伤而亡。此战对联军取得克里米亚战争的胜利具有决定性意义。在高加索战区，俄军于1855年11月迫使驻卡尔斯的土军投降，但未能挽回败局。至1855年底，因战争消耗巨大，英法间的矛盾激化，交战双方开始议和。1856年3月，双方签订《巴黎和约》，规定相互归还所占领土，共同保证奥斯曼帝国的独立和领土完整；关闭达达尼尔海峡和博斯普鲁斯海峡，黑海中立化，俄、土不得在黑海拥有舰队和基地；比萨拉比亚南部划归摩尔多瓦。

战争中，俄国军事力量受到沉重打击，共损失50余万人。从军事上看，俄罗斯失败的主要原因是：战前对形势判断失误，战略上树敌过多；统帅部因循守旧，指挥无方；战术呆板、落后，在对方火力加强的情况下继续采用密集的纵队队形作战；轻视火力，装备落后，片面夸大刺刀的作用等。但根本原因是落后的封建农奴制度难以抗衡英、法先进的资本主义制度。联军方面的损失也不可谓不多：土耳其40万人，法国9.9万人，英国2.2万人。战争中联军暴露出的主要问题是行动迟缓、协同不力、后勤保障薄弱等。

克里米亚战争中的联军营地

这次战争是世界历史中第一次出现的大规模现代化战争。交战各国将很多新式武器装备、新的军事技术和新的战争手段投入到了此次战争中，因此克里米亚战争也可以说是现代高科技战争的开端。在这场战争中，线膛步枪、蒸汽炮艇等新式武器首次开始投入使用，铁路和电报技术也开始大规模应用于军事领域，使得交战各方的火力大为加强，军事行动本身也变得空前激烈。

还有巴拉克拉瓦战役中英军著名的“轻骑兵冲锋”；锡诺普海战中史上最后一次木制风帆战舰对决；在联军后方积极护理伤员并最终开创了现代医疗护理事业的弗洛伦斯·南丁格尔；在塞瓦斯托波尔城外四号棱堡指挥炮兵连队英勇作战的列夫·托尔斯泰中尉；以及世界历史上第一次天气预报、第一个职业战地编辑（威廉·拉塞尔）、第一位战地摄影师（罗杰·芬顿）、第一次战场对表的出现，都成为这场战争也为后世留下的众多“名场面”。

参加克里米亚战争但分属不同阵营的南丁格尔与托尔斯泰

除此之外，这场战争过后的世界格局也发生了变化。英法两国彻底成为了欧洲的领导者，并加快了他们殖民的步伐。对俄国来说，战争的失败导致国内农奴制危机加深，战后被迫进行资本主义改革。另外俄国为了弥补战争亏空，被迫将170多万平方公里的阿拉斯加地区以700万美元外加20万美元手续费的价格卖给了美国，平均每英亩土地仅值两美分。随着后来此地勘探出大批矿产资源，美国无疑成为了这笔交易的最大赢家。

后“克里米亚战争”时代的俄土军事博弈

俄国经过亚历山大二世改革后，逐渐医治克里米亚战争的创伤，经济、军事实力得到恢复和加强。1877年4月，俄国利用巴尔干地区期拉夫民族运动高涨之机对土宣战，出动40多万军队在巴尔干和高加索两个战场发起进攻，第十次，也是最后一次专门意义上的“俄土战争”开始。

6月，俄军主力强渡多瑙河，经三次交战未能攻克战略要地普列夫纳。随后俄军改用围困战法，在近4万罗马尼亚军队配合下，迫使被围土军在年底投降。随后，俄军在保加利亚军队支援下冒着严寒越过巴尔干山脉，以迁回包围战法击败土军，1878年1月4日攻占索菲亚，20日攻陷阿德里安堡，随后进逼君士坦丁堡。由于英国干涉，俄军未能控制博斯普鲁斯海峡。