К началу Крымской войны 1853–1856 годов оборонительные сооружения Петропавловска, куда после ликвидации военного порта в Охотске были переведены все военные суда, находившиеся на Дальнем Востоке, состояли из 6 береговых батарей, имевших на вооружении 40 орудий. Бомбических пушек было всего две. Вход в гавань был загражден боном. Численность Петропавловского гарнизона вместе с командами находившихся в гавани судов составляла 920 человек. Старшим воинским начальником в городе был командир военного порта генерал-майор В. С. Завойко.

Осенью 1853-го на Дальний Восток были отправлены 3 фрегата (56-пушечный «Аврора», 52-пушечные «Диана» и «Паллада»), 20-пушечный корвет «Оливуца», шхуна «Восток» и 2 транспорта (10-пушечный «Двина» и «Князь Меншиков»).

19 июня (1 июля) 1854 года фрегат «Аврора» под командованием капитан-лейтенанта И. Н. Изыльметьева, совершив переход через два океана в кратчайший по тем временам срок – за 198 суток, прибыл в Петропавловский порт. Преодолев более 20 тыс. миль, по пути фрегат сделал всего две стоянки – в Рио-де-Жанейро (Бразилия) и Кальяо (Перу).

В перуанском порту «Аврора» была блокирована двумя фрегатами англо-французской Тихоокеанской эскадры. В одну из ночей под прикрытием густого тумана И. Н. Изыльметьев сумел шлюпками отбуксировать фрегат за пределы гавани и, поставив все паруса, ушел. 24 июля (5 августа) 1854 года в Петропавловскую гавань из Аяна возвратился транспорт «Двина» (командир – А. А. Васильев), доставивший 350 солдат Сибирского линейного полка и 16 орудий.

18 (30) августа в Авачинский залив вошла англо-французская эскадра –3 фрегата, пароходофрегат, корвет и транспорт. 20 августа (1 сентября) 1854 года союзники стали на якоря против береговых батарей № 1 и № 4. На протяжении полутора часов противник обстреливал их из 80 орудий. Подавив батареи, союзники попытались на 15 шлюпках высадить на берег у батареи № 4 десант численностью около 300 человек. Заклепав пушки, личный состав батареи сначала отступил, но затем, соединившись с прибывшими к нему на помощь матросами с батареи № 1 и добровольцами из местных жителей, штыковой атакой сбросил десант в море.

24 августа (5 сентября) союзники повторили нападение на Петропавловский порт. Подавив артиллерийским огнем русские батареи, они высадили на берег 700 человек, которые закрепились на берегу и начали атаку на город. Генерал-майор В. С. Завойко, собрав все наличные силы гарнизона и усилив их командой матросов с «Авроры», бросил их в контратаку. Энергичным штыковым ударом и ружейным огнем русские отбили атаку и вновь сбросили десант в море. Противник, потеряв около 400 человек убитыми и ранеными, больше не пытался захватить город.

27 августа (8 сентября) англо-французская эскадра покинула Авачинскую губу.

Русские потеряли в боях за Петропавловск 115 человек. Вскоре в Петропавловск пришли 20-пушечный корвет «Оливуца», военные транспорты «Иртыш» и «Байкал» и 2 бота. Несмотря на победу, одержанную защитниками Петропавловска, генерал-губернатор Восточной Сибири Н. Н. Муравьев пришел к выводу, что удержать этот порт при повторном нападении противника вряд ли удастся. Население и войска он приказал эвакуировать в Приморье.

Выход в море был назначен до вскрытия Авачинской губы ото льда, чтобы упредить англичан и французов. Канал для прохода судов во льду моряки и добровольцы из местных жителей пробивали пешнями и топорами. Люди работали по 8–10 часов в сутки без отдыха, на сильном ветру, стоя по колено в воде. За день они проходили всего несколько саженей. 1 (13) мая 1855 года войска (816 человек) и 282 мирных жителя Петропавловска были доставлены морем в залив Де-Кастри, и, когда 19 (31) мая 1855 года англо-французская эскадра вновь вошла в Авачинскую губу, в порту уже никого не было.

8 (20) мая английский отряд под командованием коммодора Ч. Эллиота (фрегат «Сибилл», винтовой корвет и бриг «Биттерн») обнаружил в заливе Де-Кастри фрегат «Аврора», корвет «Оливуца» и транспортные суда с войсками и гражданским населением Петропавловска. После короткого артиллерийского боя командир английского отряда пришел к выводу, что его сил недостаточно для победы над русскими. Заняв позицию у выхода из залива, он отправил бриг в японский порт Хакодате с донесением об обнаружении русских сил и просьбой о помощи. Считая Татарский пролив заливом, он полагал, что его противник надежно заблокирован. Однако В. С. Завойко, за отражение нападения на Петропавловск «переименованный» в контр-адмиралы, знал, что Сахалин – остров. В ночь на 16 (28) мая под прикрытием густого тумана русские покинули залив Де-Кастри и направились к устью Амура. Их исчезновение англичане обнаружили только спустя несколько часов. Союзники предприняли поиск русского отряда, но так и не нашли его, и осенью 1855-го англо-французская эскадра покинула русские дальневосточные воды.