С 20 октября по четвертому бастиону вели интенсивный огонь 44 французские пушки и 30 мортир. В течение дня на укреплении были подбиты 14 орудий, разрушены амбразуры и брустверы, выбыл из строя 161 человек. Противник явно готовился к штурму, о чем говорили и дезертиры-перебежчики из французских войск. За одну ночь в городе построили внутреннюю оборонительную линию. В домах, прилегающих к Театральной площади, заложили двери и окна, устроив бойницы для ведения ружейного огня. Все улицы, выходящие к площади и Большому бульвару, перегородили баррикадами и установили за ними полевые орудия. К утру на этой позиции было сосредоточено около 9 тысяч солдат и 9 полевых орудий. Увеличить гарнизон четвертого бастиона, где на банкетах во рву и горже находилось 800 человек, не представлялось возможным из-за отсутствия блиндированных помещений и укрытий. Французы приблизились к бастиону зигзагами на 45 сажен и засевшие там стрелки не давали приподняться над землей русским солдатам. Положение защитников города стало критическим.
В такой ситуации необходимо было предпринять решительные действия. Князь Меншиков, получив из Дунайской армии две новые дивизии, решил атаковать правый фланг английской осадной армии и деблокировать Севастополь с восточной стороны. Но, как и прежде, подготовка к сражению велась плохо. О какой диспозиции войск можно было говорить, если в штабе армии не имели топографической карты района намечаемой битвы. Единственный экземпляр карты находился в Военном министерстве и велась переписка о ее доставке в Севастополь. По иронии судьбы карта прибыла в штаб Меншикова на следующий день после сражения.
Планировали операцию, полагаясь на топографическую память генерала Данненберга, "который когда-то стоял в этой местности лагерем и заявил, что знает ее, как свои карманы"[89]. В итоге генералы Данненберг, Соймонов, Павлов и Горчаков, возглавлявшие наступление, действовали несогласованно. Колонны со стороны Килен-балки и Черной речки атаковали позиции англичан не одновременно, а отряд генерала от инфантерии Горчакова, которому поручалось отвлечь боем части французского обсервационного корпуса, ограничился артиллерийским обстрелом. В результате французы направили значительные силы на помощь англичанам, что и определило исход битвы.
24 октября русские солдаты в Инкерманском сражении проявили чудеса храбрости и самопожертвования. По раскисшей от дождя местности солдаты карабкались к расположенным на высотах укреплениям англичан, не считаясь с потерями от орудийного и штуцерного огня. Противник не выдерживал штыковых атак и отступал, но, получив подкрепления, вновь занимал редуты. Укрепления переходили по нескольку раз из рук в руки. Когда стало ясно, что перевес сил на стороне англичан и французов, русские войска отступили на исходные позиции. Они потеряли 12 тысяч человек, в том числе 6 генералов и 256 офицеров, в то время как у союзников выбыло из строя 5 тысяч человек.
Одной из главных причин поражения в Инкерманском сражении являлось отсутствие во главе армии настоящего командира, полководца, который мог организовать войска и повести их за собой. Главнокомандующий генерал-адъютант адмирал князь Меншиков не был ни организатором, ни полководцем, ни оратором. Судьба и император были к нему благосклонны, что и определило его карьеру. Прямой потомок светлейшего князя А. Д. Меншикова — сподвижника Петра I, Александр Сергеевич Меншиков принадлежал к высшим придворным кругам. Человек умный и разносторонне образованный, он избрал карьеру военного. В войне 1828—1829 гг. князь А. С. Меншиков проявил личную храбрость и был тяжело ранен. В 1829 г. Николай I назначает его начальником Главного морского штаба, где он фактически выполняет роль морского министра, не имея ни морского образования, ни морской практики. Меншиков был одним из самых приближенных и влиятельных царских сановников. Угадывая и предусмотрительно угождая желаниям царя, светлейший язвительно высмеивал многих высокопоставленных деятелей при дворе и правительстве, чем нажил себе немало врагов. Наверное, старые боевые заслуги адмирала в сухопутных сражениях послужили основанием для назначения его главнокомандующим сухопутных и морских сил Крыма в Восточную войну. К тому же за ним были сохранены все одиннадцать государственных постов, которые князь занимал до этого: по-прежнему он числился и начальником Главного морского штаба, и военным губернатором Финляндии... И хотя князь А. С. Меншиков был богатым человеком, он не отказывался от положенного довольствия по всем числящимся за ним должностям. Светлейший был кавалером почти всех русских и многих иностранных орденов того времени.
Генерал-адъютант адмирал Меншиков никогда не был ни полководцем, ни флотоводцем. В Крымскую кампанию 67-летний главнокомандующий не обладал ни активностью, ни энергией, ни решительностью. Меншикова не любили в войсках за пренебрежительное отношение к подчиненным. Ему были чужды не только солдаты и матросы, но и офицеры, генералы и адмиралы, не имеющие впечатляющей родословной. Он так и не нашел с ними общего языка, необходимого для сплочения армии.
Солдаты не понимали этого адмирала в армейской шинели, избегавшего общения с ними. Они не доверяли человеку, который не заботился об их нуждах, не пресекал казнокрадство, процветающее в армии, и не контролировал тыловые службы. Навещая в госпитале офицеров из знатных фамилий, он не интересовался состоянием прочих раненых и нуждами медиков. Об этом писал своей жене из Севастополя замечательный хирург Н. И. Пирогов. А князь Васильчиков написал в своих воспоминаниях: "... Для призрения десяти тысяч раненых оказался при армии подвижной госпиталь, сколь мне помнится, на 1200 больных. Белья, посуды, и, что важнее всего, перевязочных средств не хватило, конечно, и на половину страждущих, и бедные солдатики сидели и лежали под открытым небом, прикрывая свою наготу окровавленною, твердою как лубок, шинелью, потому что рубаха, а часто и портки были изрезаны на бинты или истрепаны на корпию ..."[90]
После сражения на Черной речке князь Меншиков совершенно пал духом и решил оставить Севастополь. Но все же судьба и на сей раз была к нему благосклонна. Союзники, обнаружив численный перевес сил русской армии, испытав в сражении ее боевой дух, решили отложить немедленный штурм четвертого бастиона и дождаться прибытия новых подкреплений, но бомбардировку этого укрепления продолжали с прежней силой.
Защитники Севастополя использовали каждый день для усиления своих позиций. В ночь на 27 октября крутости всех амбразур на четвертом бастионе и батарее Костомарова одели в фашины и туры. Для противодействия орудиям, для которых англичане заложили новую параллель фронтом к укреплению, на левом фланге четвертого бастиона малые мортиры заменили пушками, а на Большом бульваре заложили новую батарею №51 на четыре орудия.
2 ноября 1854 г. разразился огромной силы шторм. Много судов союзного флота было выброшено на берег, разбилось о скалы и затонуло. Только в Балаклаве погибло 11 английских кораблей и 7 кораблей потеряли мачты. Отправился на дно недавно прибывший из Англии пароход "Принц" с грузом зимнего обмундирования, инженерного имущества и водолазного оборудования для расчистки входа на Севастопольский рейд. Почти все палатки в лагерях экспедиционного корпуса были сорваны ветром и дождевыми потоками. Траншеи в низинах наполнились водой. Этот шторм и наступившие затем холода заставили союзников отказаться от активных военных действий и перейти к обороне.
2 ноября 1854 г. завершился первый период обороны Севастополя. К этому времени осадный корпус имел на вооружении 149 орудий. Им противостояли 240 пушек и мортир крупного калибра, установленных на оборонительной линии, всего же защитники города на сухопутной обороне имели 449 орудий. С начала осады было подбито на укреплениях 80 орудий и 150 станков. Севастопольская крепость с 5 октября по 2 ноября 1854 г. произвела по врагу около 200 тысяч выстрелов, в том числе 17 тысяч выстрелов с береговых батарей. Было израсходовано 50 тысяч пудов пороха, а подвезли за это время всего 13 тысяч; остаток пороха составлял 26 тысяч пудов.