16 жовтня 1853 року Турція розпочала війну проти Росії. 18 листопада 1853 року відбулася Синопська битва, під час якої російська ескадра під командуванням віце-адмірала П.С.Нахімова знищила у Синопській бухті турецьку фрегатську ескадру (всі російські кораблі, що приймали участь у битві, були збудовані у Миколаєві). У січні 1854 року Англія і Франція ввели свої ескадри в Чорне море, а 15 березня офіційно підтримали Туреччину і оголосили війну Росії. Війна велась під Севастополем, на Дунаї та Кавказі, в Балтійському та Баренцевому морях, на Камчатці. На початку вересня 1854 року в райні Євпаторії висадився 60-тисячний союзний десант, звідки направився до Севастополя. Відтоді почалася героїчна оборона Севастополя, що продовжувалась майже рік. У ній приймали участь не лише кораблі, збудовані у Миколаєві, але й моряки Миколаївського флотського екіпажу. Чотири екіпажі майстрових, мешканців міста (майже 4000 осіб), були направлені до Севастополя, де будували бастіони, виконували різні інженерні роботи тощо. У жовтні 1855 року для пришвидчення руху військ до Севастополя жителі Миколаєва збудували наплавний міст через Південний Буг. Через Миколаїв було проведено телеграфну лінію, що сполучала Крим з Петербургом.
Миколаїв під час Кримської війни був головною тиловою базою Чорноморського флоту. Через місто до Криму цілодобово проходили військові частини, ополченці, обози з боєприпасами та продовольством, а звідти доставляли поранених. У Миколаєві було організовано лазарети на 1500 місць, усі придатні приміщення, у тому числі приватні, відводилися під шпиталі. Крім того, до міста прибували біженці з Криму. Навколо міста зводилися артилерійські редути, було встановлено понад 160 гармат. На фарватері Південного Бугу спорудили насип, поставили Костянтинівську батарею.
У Севастопольській бухті був потоплений увесь Чорноморський флот, щоби не дати можливість паровим суднам союзників (Англії, Франції, Турції та Сардинії) прорватися у бухту і захопити місто десантом з моря. Ворожі кораблі неодноразово робили спроби прорватися до Миколаєва, але не могли подолати оборонні рубежі на Волоській та Руській косах.
Перед тим, як російські міста залишили Севастополь, до Миколаєва було евакуйовано усі флотські та цивільні установи, а також населення міста. Для інвалідів Чорноморського флоту у Миколаєві було збудовано біля тридцяти будинків, де поселяли унтер-офіцерів та георгіївських кавалерів.
30 березня 1956 року було заключено Паризький мирний трактат, згідно з яким Росії та Турції заборонялось мати на Чорному морі військово-морські флоти, крім невеликих суден караульної служби.
У державному архіві Миколаївської області зберігаються документи, що розповідають про події, які відбувалися під час Кримської (Східної) війни 1853-1856 рр.
