Русские моряки избежали лишних потерь: они не стали крепить паруса, лишь взяли их на гордени и гитовы. Тем не менее передовые корабли серьезно пострадали. На головном корабле «Императрица Мария» снаряды перебили большую часть такелажа. Поэтому корабль и следовавший за ним «Великий князь Константин» встали на шпринг как шли, курсом норд-вест; затем заняли свои места «Чесма», «Париж», «Три Святителя» и «Ростислав», повернувшись носом к ветру, на норд-ост.
Русская боевая линия располагалась в 150–180 саженях (320–380 метрах) от неприятеля. Корабли эскадры открыли огонь после того, как два передовых встали на шпринг. Начав залпами, русские перешли к батальному огню. В отличие от турок они сразу сосредоточили огневую мощь для стрельбы по корпусам и палубам бомбами, ядрами и картечью, нанося противнику крупные повреждения и потери. Именно первые выстрелы во многом решали исход сражения, ибо затем в густом пороховом дыму становилось сложно наводить орудия. Все же, несмотря на низкий прицел, много русских ядер летело очень высоко, и часть их падала в море за перешейком, на расстоянии более километра.
Турки, сделав два-три залпа по мачтам атакующих, перенесли огонь на корпуса. Не сделав ни одного выстрела, «Императрица Мария» понесла значительный ущерб от обстрела 4 фрегатов и батареи. Тем не менее корабль занял боевую позицию и сосредоточил усилия на фрегате «Ауни-Аллах». Менее чем через полчаса неприятельский флагман расклепал якорную цепь и, не спуская флага, дрейфовал. Он был отнесен ветром к батарее № 6. Русский флагман перенес усилия на «Фазли-Аллах» (бывший русский «Рафаил», захваченный турками в 1828 году) и заставил горящий фрегат выброситься на мель перед городом, после чего «Императрица Мария» развернулась для поддержки левой колонны; но необходимости в этом не было, ибо корабли Новосильского действовали успешно.
В ходе боя у «Императрицы Марии» был перебит шпринг, но благодаря предусмотрительности Нахимова быстро завели новый верп, и корабль продолжал стрельбу.
«Великий князь Константин» вел бой с батареей № 4 и 2 фрегатами. Вскоре после начала обстрела от бомб загорелся и взорвался фрегат «Навек-Бахри»; его обломки, обрушившиеся на батарею № 4, временно вывели ее из строя. Повернувшись на шпринге, корабль сосредоточил огонь на фрегате «Несими-Зефер» и корвете «Неджми-Фешан»; около 13.00 фрегат с перебитой якорной цепью ветром отнесло к остаткам мола у греческого предместья, а избитый корвет оказался на мели у батареи № 5. Тем временем корабль «Чесма» подавил батареи № 3 и 4. В ходе перестрелки на нем был перебит шпринг, но моряки за несколько минут завели новый, и «Чесма» продолжила огонь уже другим бортом. Около 14.30 корабли колонны прекратили стрельбу.
Левая колонна открыла огонь уже при подходе к якорной стоянке. «Парижу» потребовалось четыре с половиной минуты, чтобы встать на шпринг. Целями корабля стали батарея № 5, корвет «Гюли-Сефид» и фрегат «Дамиад» («Дамиетта»). «Париж» выбросил бомб больше, чем любой другой корабль, — 70. В итоге уже после 13.05 взлетел на воздух «Гюли-Сефид». Затем «Париж» обстрелял продольным огнем дрейфовавший мимо «Ауни-Аллах», заставил выброситься на берег «Дамиад» и, повернувшись на шпринге, перенес огонь на сильнейший фрегат эскадры «Низамие»; к 14.30 фок- и бизань-мачты фрегата были сбиты, и он встал на мель, а затем загорелся.
Об условиях, в которых вел бой «Париж», говорит следующий эпизод. Командовавший батареей корабля мичман Н. Г. Ребиндер, не видевший в дыму «Дамиад», попросил находившегося при флаге старшего штурмана С. А. Родионова указать направление на цель; несмотря на то что щепки разбитого катера поранили лицо штурмана, он указал направление, и в этот момент ядро оторвало ему руку…
Расправившись с фрегатами, «Париж» сосредоточил внимание на батарее № 5. Нахимов, восхищенный действиями В. И. Истомина и его экипажа, хотел сигналом выразить благодарность, но фалы были перебиты, и вице-адмирал направил на шлюпке старшего адъютанта Ф. Х. Острено, который и передал благодарность. К этому времени сражение, видимо, затихало; иначе трудно понять, почему Нахимов поручил роль ординарца своему фактическому начальнику штаба, которому в случае гибели адмирала следовало принять управление боем.
Корабль «Три Святителя» открыл огонь через две минуты после «Императрицы Марии». Он сделал два залпа левым бортом по батарее, фрегатам «Каиди-Зефер» и «Низамие», но затем был перебит шпринг, и корабль развернулся к противнику кормой; отстреливаясь из ретирадных орудий, корабль получил серьезные повреждения рангоута от продольного огня с батареи № 6. Под обстрелом моряки около 13.00 завезли новый верп. «Три Святителя» продолжил бой с тремя фрегатами и заставил «Каиди-Зефер» встать на мель у берега. Во время сражения на корабле вспыхивали пожары от своих выстрелов и попадания каленого ядра; последнее было слабо нагрето, и его удалось загасить. После 14.30 только «Дамиад», прикрытый корпусом «Низамие», продолжал стрелять по кораблям «Три Святителя» и «Париж», пока последний не подавил его сопротивление.
«Ростислав» встал на шпринг последним; двигаясь к своему месту, он палил по неприятельским судам и батареям. Первоначально корабль стрелял по «Низамие», корвету «Фейзи-Меабуд» и батарее № 6, затем сосредоточил усилия на двух последних целях; корвет выбросился на берег, а батарея была подавлена. «Низамие» и «Дамиад» стреляли по «Ростиславу» до 15.30. После этого корабль вел бой в основном с батареей. Отбой на «Ростиславе» пробили в семнадцатом часу. «Ростислав» выпустил 76–100 выстрелов на орудие действующего борта, добившись наивысшей скорострельности в эскадре. Корабль сделал больше всего и выстрелов двумя ядрами (1002 из 1190 по эскадре); это привело к разрыву некоторых орудий. Во время боя каленое ядро или граната, попав в орудие, вызвало пожар, который угрожал крюйт-камере, но был погашен. Из-за взрывов пушек «Ростислав» понес потери, уступавшие только потерям «Императрицы Марии».
Пока русские корабли громили турецкие парусники и батареи, пароходофрегат «Таиф» развел пары, но не для нападения на противника. Его командир решил поторопиться в Константинополь с донесением о происшедшем. Нападение эскадры Нахимова предоставляло англичанам и французам предлог для вступления в войну, и требовалось это нападение соответствующим образом осветить.
Между 12.45 и 13 00 «Таиф» вышел из-за турецкой боевой линии. Команды турецких фрегатов «Низамие» и «Каиди-Зефер» приветствовали его движение «в бой», но вскоре были разочарованы. Пароходофрегат прошел между берегом и «Ростиславом» и направился в море. Здесь его встретили русские фрегаты.
Как известно, П. С. Нахимов специально оставил «Кагул» и «Кулевчи» для наблюдения за неприятельскими пароходами. Фрегаты вступили в Синопскую бухту вместе с эскадрой и остались под парусами в дрейфе, чтобы при необходимости, пользуясь попутным ветром, идти на помощь главным силам.
«Таиф» не сразу пошел к выходу из бухты; сначала он двинулся вдоль юго-западного берега, стремясь обогнуть крейсировавшие фрегаты. Это ему удалось.
Когда с фрегатов заметили движение парохода, они снялись с дрейфа. В 12.58 «Кагул» открыл огонь по «Таифу», прижимая его к юго-западному берегу, а «Кулевчи» шел на сближение и в 13.03 также начал стрельбу. «Таиф» отвечал, продолжая движение. Около 13.30 он остановился, и «Кагул» убавил парусов, но пароход вновь дал ход и миновал фрегат. «Кулевчи» пытался преследовать, действуя левым бортом. «Таиф», дав залп по фрегату, направился к восточному мысу Синопского полуострова. «Кулевчи» отставал, вскоре был вынужден повернуть на левый галс и стрелять из погонных орудий, пока неприятель не ушел за пределы досягаемости пушек фрегата.
«Таиф» беспрепятственно уходил, ибо парусники не могли двигаться против ветра. Но в исходе пятнадцатого часа из-за мыса появился пароходофрегат «Одесса», за которым следовали «Крым» и «Херсонес». Это спешил к месту боя Корнилов.
Как уже сообщалось, 3 парохода вышли из Севастополя 17 ноября в 14.30, утром 18 ноября из-за тумана задержались в 15–20 милях от мыса Пахиос и лишь в 10.30 продолжили движение. Корнилов намеревался поднять флаг на корабле «Великий князь Константин» под командованием П. С. Нахимова, как старшего. Поэтому на «Одессе» не было его флага. «Крым» шел под флагом контр-адмирала А. И. Панфилова.
Около полудня 18 ноября пароходы подошли к Синопскому полуострову. Через перешеек русские моряки видели мачты, пароходный дым, Андреевские флаги, затем услышали гром выстрелов. Заметив русские флаги, В. А. Корнилов приказал поднять свой флаг на «Одессе». С пароходов видели всплески от ядер, перелетавших через перешеек на северную сторону. В 13.07 с «Одессы» рассмотрели крайние корабли