Восьмого сентября союзники начали наступление. В соответствии с общим планом двумя днями ранее началась новая бомбардировка города, в которой приняли участие 592 французских и 183 английских пушек. Горчаков чувствовал, что развязка близка и севастопольская трагедия близится к завершению. В разгар бомбардировки он написал императору:
Адский огонь, значительная часть которого — огонь ответный, с определенностью указывает, что противник намерен уничтожить нашу артиллерию и идти на штурм. Восстанавливать укрепления невозможно, лучшее, что можно предпринять, это постараться сохранить пороховые склады и укрытия. Обломки брустверов заполняют рвы, и амбразуры остаются открытыми. Потери среди орудийной прислуги очень велики и вряд ли восполнимы.
По плану французы должны были атаковать Малахов курган и Малый редан, а британцы — Большой редан, который ранее уже безуспешно штурмовали. Далеко не равномерное распределение ответственности, если учесть, что с французской стороны в операции участвовало 25 000 человек при поддержке 5000 сардинцев, а с британской — 3000, причем половина этого количества оставалась в резерве. Однако малая численность была не единственной слабостью англичан: им не удалось заблаговременно подготовить достаточную систему траншей, ведущих к редану, а потому атакующим приходилось бегом преодолевать около 200 метров открытого пространства. В то же время французские траншеи позволяли участникам штурма под прикрытием подобраться к самому основанию Малахова кургана. Один историк отмечал: «По всей вероятности, неудачу этой атаки вызвало в том числе и непреодолимое отвращение британских солдат к работе лопатой».
Штурм был назначен на полдень. Такое отклонение от обычной практики, когда начало операций назначают на рассветные часы, было намеренным — обычно в это время русские обедают и меняют дозорных. Атака французов стала полной неожиданностью. Русские настолько растерялись, что к тому времени, когда они осознали происходящее, первые ряды зуавов уже взобрались на бруствер, а через десять минут после начала штурма над башней Малахова кургана развевалось французское знамя. Однако левый фланг французов встретил упорное сопротивление Малого редана. Русские пошли в контратаку, и яростный рукопашный бой длился почти шесть часов.
Поднятый над Малаховым курганом французский флаг послужил сигналом для начала британской атаки. Их наступление встретило яростное сопротивление русских, и «красная линия» разбилась о стойкость защитников Большого редана. Генерал Симпсон был вынужден отступить. Для англичан это был печальный день. «Теперь Большой редан возьмут французы, и мы хлебнем в избытке их злорадства. Недовольства и взаимных упреков нам не избежать, — писал Кларендон. — Мы производили скверное впечатление последнее время, и, думаю, так будет и впредь до тех пор, пока во главе наших войск стоит эта достойнейшая старая дама Симпсон. Сегодня я получил письмо из штаба от Стратфорда. Он сообщает, что армия в крайней нужде и что мы подготовились к зиме еще хуже, чем год назад, в то время как французы имеют всего в избытке».
К пяти часам Малахов курган был полностью в руках французов и боевые действия там скорее напоминали зачистку территории. К тому же времени Пелисье стало ясно, что он овладел ключом к Севастополю. Горчаков пришел к этому печальному выводу еще раньше и, не видя иного выхода, отдал приказ об эвакуации города. «Возможно, Горчаков и не является военным гением, — замечает историк Иэн Флетчер, — впрочем, таковых в этой трагической войне трудно обнаружить, но он не был так глуп, чтобы не распознать заведомое поражение, которым обернулась бы для русских длительная оборона Севастополя после захвата французами Малахова кургана». Всем в городе было предписано двигаться к недавно наведенному понтонному мосту и к кораблям, которые служили паромами. Армия переправлялась на Северную сторону для перегруппировки. Это было горчайшее переживание для всех защитников города, в том числе и Петра Алабина:
Все видели, что покинуть Южную сторону необходимо. Все с отчетливостью понимали, что у нас нет другого пути отхода из полукружья, в котором мы волею обстоятельств оказались. Мы должны были переправиться через залив. Там, на Северной стороне, еще мерцал огонек надежды… и все же каждый воспринял известие об отходе с великой печалью.
Как можно оставить неприятелю могилы братьев наших? Как можно отдать укрепления, возведенные нашими героями из земли, пропитанной собственной кровью, отдать пушки, отдать горы снарядов? Враг заберет их с собой как трофеи и явит миру как свидетельство своего триумфа над Россией — Россией, которую нельзя одолеть. А все дома и другие строения города? Враг поселится в них, он будет смеяться над нами, он скажет: «Русские приготовили для нас зимние квартиры!» Но нет, не бывать тому! Мы не оставим добычи неприятелю, мы повторим московский пожар, мы взорвем все, что может представить собой хоть какую-то ценность! Пламя, дым и пепел — вот что найдет враг в Севастополе!