19世纪沙，为了扩张势力，俄继续在黑海地区进行扩张，企图夺取黑海海峡，引起了英、法等列强的不满。1853年7月，俄军占领土耳其保护国摩尔多瓦和瓦拉几亚，10月俄土战争爆发，英、法、萨丁先后加入土耳其一方。
战争爆发后，英法按兵不动，土军单独在巴尔干、黑海、高加索与俄交战，在巴尔干，土军凭借兵力优势击败俄军，1854年6月，俄军在普奥压力下撤出侵占的摩尔多瓦、瓦拉几亚两公国。在高加索，土军于1853年10月27日对圣尼古拉发动进攻，11月土军受挫，12月俄军击败土军。在黑海方向，两国爆发了海战，1853年11月俄黑海舰队在锡诺普海战中全歼土耳其分舰队，俄国获得黑海制海权。
1854年1月，英法舰队进入黑海，俄对英法宣战，6月英法联军在克里米亚半岛的瓦尔纳登陆，海军将俄舰队封锁在塞瓦斯托波尔。7月俄军在高加索击溃土军主力。9月，英、法、土联军在克里木半岛登陆，20日，联军突破俄军防线，逼近塞瓦斯托波尔，俄军尽一切可能迅速加强了防线，10月17日，联军开始进攻塞瓦斯托波尔。10月25日，俄军袭击了联军后方，11月5日，俄军对联军发动反攻被击败，第二年6月18日联军强攻塞城，被击退。8月16日，俄军再次发动大规模反击被击退，联军随后进行了大规模炮击，9月8日，联军攻占塞瓦斯托波尔，此战进行了11个月，双方损失惨重。
1855年，双方在高加索卡斯进行激战，6月俄军包围卡斯，9月攻城受挫，围困至11月土军投降。1856年3月，俄法签定《巴黎和约》，黑海中立化，俄国失去了在黑海拥有舰队的权力，俄国对黑海扩张的长期努力前功尽弃。