1853年11月初.土耳其与埃及的主力舰队开进黑海，旨在保障土耳其通向高加索地区战场的海上补给线。但在黑海半个月的巡弋未见到一艘俄国军舰，土耳其认为海上供应线安全无虑，不会受到俄军攻击，于是将主力舰队撤回博斯普鲁斯海峡，留下一支由奥斯曼·帕夏海军中将率领的混合舰队，准备将补给物资运往黑海东北岸的苏呼米地区。但在航进中却碰到了纳希莫夫率领的3艘俄国战列舰，慑于俄国战列舰的强大火力，奥斯曼·帕夏率混合舰队退人锡诺普湾，期望在岸炮的支援下等待英、法和土耳其舰队援军到来: 奥斯曼·帕夏统率的舰队拥有7艘巡航舰、3艘轻巡航舰、2艘蒸汽动力巡航舰、2艘布里格型帆船(双桅帆船)、2艘军用运输船，舰队共拥有510门火炮，并得到38门海岸炮的支援保护。 进人锡诺普海湾后，奥斯曼·帕夏将巡航舰和轻巡航舰共10艘战舰沿锡诺普海湾成弧形锚泊，4艘运输船则位于巡航舰内侧与海岸之间抛锚，2艘蒸汽动力巡航舰亦在这一水域作为机动兵力，所有舰船船首均对着海湾东南出口处，备帆备航，随时准备启旋，以迎战俄罗斯分舰队。

而纳希莫夫指挥的分舰队在黑海东南海域巡航发现土、埃舰队时，自己只有3艘战列舰，虽将对手逼入锡诺普湾，但亦恐仅凭3艘战列舰的火力难以取胜，亦要求俄国黑海舰队火速增援。俄海军少将诺沃西利斯基即率3艘战列舰、2艘蒸汽动力巡航舰赶来与纳希莫夫会合，俄军火炮达到720门，其中76门是可发射爆破弹的轰击炮，纳希莫夫即决定于11月30日向被堵在锡诺普湾的敌舰发起攻击。纳希莫夫将6艘战列舰编为两纵队，他自己率“玛利女皇”号(旗舰)、“康斯坦丁大公”号、“切什梅”号，诺沃西利斯基少将率“巴黎”号（旗舰）、“三圣徒”号、“罗斯季斯拉夫”号，两个纵队作为进攻主力。(纳希莫夫邮票人像左侧背景上的帆船为他在锡诺普海战时的旗舰“巴黎”号)。另两艘蒸汽巡航舰“卡尔古”号与“库列夫奇”号作为机动兵力。在纳希莫夫的统一号令下，所有俄舰高悬英国旗驶进锡诺普湾，对方看到来舰悬挂英国旗，误认为援军到来，此时俄舰右列纵队以左舷对着土舰，左列纵队以右舷对着土舰，占领有利阵位后迅即换悬俄国旗帜，土军立即开炮射击，俄军迅速以优势火力展开攻击。中午12点30分，战斗打响了，半个小时后，土耳其的“防夫尼安拉”号和巡航舰“法兹雷安拉”号相继起火，被迫冲滩搁浅. 奥斯曼·帕夏的旗舰“尼扎米耶”号见大势已去，被迫砍断锚缆，想从海湾西部冲出海湾，但连连被俄舰炮火击中沉没，奥斯曼·帕夏身负重伤，在换乘小艇不久就被俄国海军俘获。 由于俄军是在1-2链的近距离上开火，且大量使用爆破弹，致使土军大量木制战船起火燃烧，这时海上又刮起剧烈的西南风，更是把土、埃联合舰船压向岸边浅水区，燃烧的浓烟也使得岸上的舰炮无法瞄准射击，而当时停靠在港内的两艘英国商船也捎带被击沉。 原来锚泊在土舰队里侧作为机动兵力的两艘土耳其蒸汽巡航舰只好硬着头皮突围。其中“塔伊夫”在英国顾问的指挥下突围成功，而另一艘“埃雷利”号则被击沉。

4小时的炮战结束了后，土耳其军舰被封锁在港口中无法逃走，损失军舰13艘，官兵死伤被俘3000人。其中就包括分舰队司令长官奥斯曼·帕夏和三名舰长。锡诺普海战是俄军黑海舰队自成立以来最体面的一次胜利。

然而，就是在这次海战中， 在对“塔伊夫”号蒸汽明轮巡航舰的拦截和追击中，纳西莫夫深刻体会到了风帆战舰的局限，在面对更加强大的英法蒸汽动力战舰，俄国海军根本无法获胜。1854年4月10日，英国的蒸汽巡航舰幽灵般地出现在克里米亚半岛外海，对塞瓦斯托波尔要塞进行侦察。俄国黑海舰队分舰队司令缅希科夫在得到这个情况后认为“我们无法阻止他们，我们的战舰无法追上他们”。

塞瓦斯托波尔

9月7日晨，俄国塞瓦斯托波尔要塞防御司令帕维尔·斯捷潘诺维奇·纳希莫夫海军中将在海军图书馆的阁楼上极目远眺，望见了令人震惊的一幕：数不清的战舰如同乌云般塞满海面，一眼望不到边，这是英法和土耳其的联合舰队。共有战列舰107艘，三桅炮舰111艘，而俄国舰队只有43艘战列舰、48艘三桅炮舰和，更可怕的是联军有213艘蒸气船而俄军只有24艘汽船。无论火力还是机动力，俄国舰队都已经落后了。俄国黑海舰队参谋长弗拉基米尔·阿列克谢耶维奇·科尔尼洛夫力主出海一搏，但被否决。最后的决定是曾经创造无数光荣的俄罗斯黑海舰队沉船决战。 塞瓦斯托波尔战役（1854年～1855年）期间，纳希莫夫正确地估计了塞瓦斯托波尔的战略意义，并用他所拥有的一切兵力加强该城的防御。他除担任分舰队司令的职务外，1855年2月起还担任塞瓦斯托波尔港口司令和督军，实际上从塞瓦斯托波尔保卫战一开始，就领导了保卫要塞的英雄守备部队，并在组织海军主要基地的对海和对陆防御方面表现了杰出的才能。在他指挥下，将几艘木壳帆船沉到港湾入口附近，以阻止敌舰队进入港内。这就大大加强了城市的对海防御。

纳希莫夫领导了防御工事的构筑工作，增设了海岸炮垒，使之成为陆上防御的骨干，还领导了预备队的组建和训练工作。他直接并巧妙地指挥军队作战。纳希莫夫领导下的塞瓦斯托波尔保卫战的特点是发挥了高度的主动性，广泛组织陆军士兵分队和水兵分队出击，开展对敌炮连斗争和水雷战。海岸炮和舰炮的直接瞄准射击，使敌人受到沉重打击。

在纳希莫夫领导下，俄国水兵和陆军土兵把一座原来陆上防御很弱的城市变成了一个威力强大的堡垒，打退了敌人多次强攻，胜利地舫守了11个月之久。纳希莫夫享有崇高的威望并深受塞瓦斯托波尔保卫者们的爱戴，他沉着冷静，英勇无畏。他的这种表率作用鼓舞了全体塞瓦斯托波尔人与敌人作殊死斗争，争取杀敌立功。他在关键时刻经常出现在最危险的地方。

1855年7月10日，纳希莫夫在巡视前方工事时在马拉霍夫岗被子弹击中头部，受伤致死，后被追认为海军上将。他的死代表着俄罗斯海军光辉时代的落幕。几代人培养出来的经验和传统都随着他的死和黑海舰队的灭亡而化为流水。前苏联最高苏维埃主席团1944年3月3日发布命令，决定颁发一级、二级纳希莫夫勋章和纳希莫夫奖章。建立了纳希莫夫海军学校。苏联海军的纳希莫夫海军上将号核动力巡洋舰和一所高级海军学校均以纳希莫夫的名字命名。1959年在塞瓦斯托波尔建立了一座纳希莫夫纪念碑。