Наконец армия союзников была готова. Шестнадцатого октября войска получили приказ начать артиллерийский обстрел оборонительных позиций на следующее утро в шесть тридцать. Одновременно должны были заговорить пушки на кораблях. Однако, к всеобщему удивлению, русские перехватили инициативу и открыли огонь по союзникам в пять тридцать. Из-за проблем с общей координацией действий объединенный флот начал обстрел Севастополя на четыре часа позже, да и то впустую: французские суда оказались слишком далеко от цели и скоро прекратили стрельбу, а британские корабли, напротив, стояли чересчур близко к берегу и сами страдали от яростного огня, а потому тоже прекратили стрелять. Однако наземная артиллерия продолжала свое дело весь день, и русские пушки успешно стреляли в ответ. Ближе к полудню русский снаряд попал в крупный пороховой склад. Раздался взрыв чудовищной силы, который не только уничтожил большой запас боеприпасов, но и вообще деморализовал артиллерийскую прислугу до такой степени, что французские пушки замолчали. «Свидетели этой страшной сцены испытали потрясение: огненный смерч в одно мгновение превратил полсотни людей в обугленные трупы или изувеченных беспомощных страдальцев», — писал Кинглейк. Французская артиллерия не возобновляла стрельбу до конца дня, огонь вели только британцы. К ночи эта кровавая дуэль завершилась — ни одна из сторон не получила преимущества. Так началась осада Севастополя.
На самом деле было бы правильнее считать 17 октября лишь преамбулой к дальнейшим событиям, поскольку на следующей неделе наступило затишье. За это время русский генерал Павел Липранди собрал в один кулак 25 пехотных батальонов, 34 эскадрона кавалерии и 78 пушек (всего 23 000 человек), и 25 октября в пять утра эта армия вошла в долины к северу от Балаклавы, где ее встретила двадцатитысячная армия союзников.
Битва развернулась в двух долинах, разделенных идущей с востока на запад дамбой, по которой проходила Воронцовская дорога, соединяющая Севастополь с материковой Россией, — именно по ней город снабжался всем необходимым. Северная и Южная долины, каждая примерно в два километра длиной, на западе упирались в крутую Сапун-гору, а с востока ограничивались высотой, которая получила название «холм Канробера». Вдоль северной и южной сторон Воронцовской дороги союзники воздвигли несколько редутов, на которых находились в основном турки и британская орудийная прислуга. Кавалерия союзников расположилась на южной стороне дороги. У подножья Сапун-горы стояли турецкие батальоны, а на ее вершине — войска генерала Боске.
Первоначальный успех сопутствовал русским. Они быстро захватили холм Канробера и находящиеся к северу от него стратегически важные высоты — Федюхины горы.
При этом наибольшие потери — 170 убитых из 500 — понесли турки. Уцелевшие турецкие солдаты в панике бросились бежать к Балаклаве с криками «Корабль! Корабль!». Бегство некоторых из этих несчастных было остановлено разъяренной женой сержанта шотландского Хайлендского полка, вооруженной увесистой палкой. Возмущенная очевидной трусостью турок, она действовала с похвальной энергией. Очевидец этой сцены из 2-го батальона герцога Кембриджского рассказал о ней Кинглейку: «Эта добрая христианка вовсю охаживала правоверных по спинам. Похоже, она думала, что эти турки не только повинны в бегстве с поля боя, но и хотят ограбить ее лагерь, так что ее удары были не просто выражением презрения к трусам, но и реальным и довольно жестоким наказанием. Одного дородного и на вид сильного турка она держала и лупила довольно долго». Таков был боевой дух «лагерных дам».
Кроме холма Канробера и Федюхиных гор русские захватили три из шести редутов. Утвердившись на взятых высотах, пехота Липранди начала медленное наступление на англо-турецкие позиции. В ответ лорд Лукан выдвинул Бригаду тяжелой кавалерии, чтобы встретить наступающих русских, а точнее — чтобы создать угрозу этой пехоте. Однако на русских эта угроза не произвела впечатления, и они продолжали движение вперед. Тогда Лукан повернул влево к Воронцовской дороге, чтобы помочь шотландским стрелкам сэра Колина Кемпбелла, занимавшим позицию у западного конца дамбы.