Прелюдией к войне стал конфликт Николая I с Наполеоном III, пришедшим к власти во Франции после переворота 2 декабря 1851. Николай I считал нового французского императора нелегитимным, поскольку династия Бонапартов была исключена из французского престолонаследия Венским конгрессом. Чтобы продемонстрировать свою позицию, Николай I в поздравительной телеграмме обратился к Наполеону «Monsieur mon ami» («добрый друг»), вместо допустимого по протоколу «Monsieur mon frère» («дорогой брат»). Подобная вольность была расценена как публичное оскорбление нового французского императора.
Наполеон III, сознавая непрочность своей власти, хотел отвлечь внимание французов популярной в то время, войной против России и вместе с тем удовлетворить чувство личного раздражения против императора Николая I. Пришедший к власти при поддержке католической церкви, Наполеон III стремился отплатить союзнику, защищая интересы Ватикана на международной арене, в частности в вопросе контроля над церковью Рождества Христова в Вифлееме, что привело к конфликту с православной церковью и, опосредованно, с Россией. При этом французы ссылались на договор с Османской империей от 1740 года, дающий Франции право контроля над христианскими святыми местами в Палестине, а Россия — на указ султана от 1757 года, восстановивший права Православной церкви в Палестине, и Кючук-Кайнарджийский мирный договор от 1774 года, давший России право защищать интересы христиан в Османской империи.
Франция потребовала чтобы ключи от церкви (которые в то время принадлежали православной общине) были отданы католическому духовенству. Россия потребовала, чтобы ключи остались у православной общины. Обе стороны подкрепляли свои слова угрозами. Османы, не имея возможности отказать, пообещали выполнить и французские, и русские требования. Когда эта типичная для османской дипломатии уловка была раскрыта, в конце лета 1852 года Франция, в нарушение Лондонской конвенции о статусе проливов от 13 июля 1841 года, привела под стены Стамбула 90-пушечный паровой линейный корабль Charlemagne. В начале декабря 1852 года ключи от церкви Рождества Христова были переданы Франции[33]. В ответ российский канцлер Нессельроде от лица Николая I заявил, что Россия «не потерпит полученного от Османской империи оскорбления… vis pacem, para bellum!» (лат. хочешь мира, готовься к войне!) Началась мобилизация российской армии на границе с Молдавией и Валахией.
В частной переписке Нессельроде давал пессимистичные прогнозы — в частности, в письме российскому посланнику в Лондоне Брюннову от 2 января 1853 года он предсказал, что в этом конфликте Россия будет воевать против всего мира одна и без союзников, поскольку Пруссии этот вопрос безразличен, Австрия будет нейтральна или благожелательна к Порте. Более того, Британия присоединится к Франции, чтобы утвердить свое морское могущество, поскольку «на удалённом театре боевых действий, не считая солдат нужных для десанта, потребуются в основном силы флота для открытия Проливов, после чего объединённые флоты Британии, Франции и Турции быстро покончат с российским флотом на Чёрном море».
Николай I рассчитывал на поддержку Пруссии и Австрии и считал невозможным союз между Британией и Францией. Однако английский премьер Абердин, опасаясь усиления России, пошёл на соглашение с французским императором Наполеоном III о совместных действиях против России.
11 февраля 1853 года в Порту послом был отправлен князь Меншиков, с требованием о признании прав греческой церкви на святые места в Палестине и о предоставлении России протекции над 12 миллионами христиан в Османской империи, составлявшими около трети всего османского населения. Все это должно было быть оформлено в виде договора.
В марте 1853 года, узнав о требованиях Меншикова, Наполеон III послал французскую эскадру в Эгейское море. 1 июня аналогичный приказ получила английская эскадра.
5 апреля 1853 года в Константинополь прибыл Стратфорд-Редклиф (англ.), новый посол Британии. Он убедил османского султана удовлетворить российские требования, но только частично, обещая в случае войны поддержку Англии. В результате Абдул-Меджид издал фирман (указ) о нерушимости прав греческой церкви на святые места. Но он отказался заключить с российским императором договор о протекции. 21 мая 1853 года Меншиков отбыл из Константинополя.
После этого Николай I приказал русским войскам (80 тыс.) занять подчинённые султану дунайские княжества Молдавию и Валахию «в залог, доколе Турция не удовлетворит справедливым требованиям России». 21 июня (3 июля) русские войска вступили в дунайские княжества.
Это вызвало протест Порты, который, в свою очередь, привёл к тому, что в Вене была созвана конференция уполномоченных Англии, Франции, Австрии и Пруссии. Результатом конференции стала Венская нота, компромиссная для всех сторон, потребовавшая от России эвакуации из Молдавии и Валахии, но дававшая России номинальное право защиты православных в Османской империи и номинальный контроль над святыми местами в Палестине.
Венская нота позволяла России выйти из ситуации без потери лица и была принята Николаем I, но отвергнута османским султаном, надеявшимся на обещанную Стратфордом-Редклифом военную поддержку Британии. Порта предложила различные изменения в упомянутой ноте. На изменения эти согласия со стороны русского государя не последовало, вследствие чего Англия и Франция заключили между собой союз с обязательством «защищать Константинополь, либо всякую местность Турции, в Европе и Азии, подвергнувшуюся нападению». Турция, со своей стороны, ещё в мае разрешила вход в пролив Дарданеллы англо-французской эскадры.
Пытаясь использовать благоприятную возможность «проучить» Россию руками западных союзников, османский султан Абдул-Меджид I 27 сентября (9 октября) потребовал очищения дунайских княжеств в двухнедельный срок, а после того, как Россия не выполнила это условия, — 4 (16) октября 1853 года объявил России войну. 20 октября (1 ноября) аналогичным заявлением ответила Россия.
Россия стремилась обезопасить южные границы, обеспечить своё влияние на Балканах и установить контроль над черноморскими проливами Босфор и Дарданеллы, что было важно и с военной, и с экономической точек зрения. Николай I, сознавая себя великим православным монархом, стремился продолжать дело освобождения православных народов, находящихся под властью Османской Турции. Однако, несмотря на наличие планов решительных военных действий, предусматривающих десанты в черноморские проливы и турецкие порты , был принят план, который предусматривал лишь занятие русскими войсками Дунайских княжеств. Согласно этому плану русские войска не должны были переправляться через Дунай и должны были избегать столкновений с турецкой армией. Считалось, что такая «мирно-военная» демонстрация силы принудит турок к принятию российских требований.
13 (25) февраля 1856 начался Парижский конгресс, а 18 (30) марта был подписан мирный договор.
Россия возвращала османам город Карс с крепостью, получая в обмен захваченный у неё Севастополь, Балаклаву и другие крымские города.
Чёрное море объявлялось нейтральным (то есть открытым для коммерческих и закрытым для военных судов), с запрещением России и Османской империи иметь там военные флоты и арсеналы.
Плавание по Дунаю объявлялось свободным, для чего русские границы были отодвинуты от реки и часть русской Бессарабии с устьем Дуная была присоединена к Молдавии.
Россия лишалась предоставленного ей Кючук-Кайнарджийским миром 1774 года протектората над Молдавией и Валахией и исключительного покровительства России над христианскими подданными Османской империи.
Россия обязалась не возводить укреплений на Аландских островах.
В ходе войны участникам антирусской коалиции не удалось добиться всех своих целей, но удалось предотвратить усиление России на Балканах и лишить её Черноморского флота. Россия потратила на войну 800 млн рублей, Британия — 76 млн фунтов.
Война привела к расстройству финансовой системы Российской империи: для финансирования военных расходов правительству пришлось прибегнуть к печатанию необеспеченных кредитных билетов, что привело к снижению их серебряного покрытия с 45 % в 1853 г. до 19 % в 1858, то есть фактически более чем к двухкратному обесцениванию рубля . Снова выйти на бездефицитный госбюджет Россия смогла в 1870 году, то есть через 14 лет после окончания войны . Установить стабильный курс рубля к золоту и восстановить его международную конвертацию удалось в 1897 году, в ходе денежной реформы Витте.
Военные неудачи стали причиной ухода в отставку британского правительства Абердина, которого на его посту заменил Пальмерстон. Обнаружилась порочность официальной системы продажи офицерских чинов за деньги, сохранившаяся в британской армии со средневековых времён.
В феврале 1856 года султан Абдул-Меджид I был вынужден издать декрет Хатт-и хумаюн, которым провозглашались свобода религии и равенство подданных империи.
Во время Восточной кампании Османская империя сделала заём в Англии в 7 млн фунтов стерлингов. В 1858 году было объявлено банкротство султанской казны.
Турецкий султан опубликовал гатти-шериф гумайюн (1856), в котором особенно настаивалось на равенстве всех подданных, без различия вероисповедания и национальности.
Австрия оказалась в политической изоляции вплоть до 23 октября 1873 года, когда был заключён новый союз трёх императоров (России, Германии и Австро-Венгрии).
В 1871 году Россия добилась отмены запрета держать военно-морской флот в Чёрном море по Лондонской конвенции. В 1878 году Россия смогла вернуть утраченные территории по Берлинскому трактату, подписанному в рамках Берлинского конгресса, состоявшегося по итогам Русско-турецкой войны 1877—1878.
Крымская война дала толчок развитию вооружённых сил, военного и военно-морского искусства европейских государств. Во многих странах начался переход от гладкоствольного оружия к нарезному, от парусного деревянного флота к паровому броненосному. В сухопутных войсках повысилась роль стрелкового оружия и, соответственно, огневой подготовки атаки.