Э. И. Тотлебен не мог допустить перевеса осадной артиллерии над четвертым бастионом. По его приказанию в ночь с 7 на 8 октября в тылу пятого бастиона приступили к возведению батареи №30 (Швана) и удлинили батарею №23 (Лазарева). Кроме того, расширили эполемент на правом фасе четвертого бастиона и установили на нем три мортиры крупного калибра; ров левого фаса укрепления фланкировали артиллерийским огнем. Против французских батарей на Рудольфовой горе выставили мортиры крупного калибра на шестом бастионе; на Малаховом кургане установили такие же орудия для обстрела английской артиллерии на Воронцовой высоте.
В течение последующих дней продолжалась артиллерийская перестрелка, не выявившая каких-либо особых преимуществ у противостоящих сторон. Французы продолжали развивать свою траншейную атаку и заложили новые параллели против четвертого бастиона и редута Шварца. В этих новых траншеях разместились стрелки, которые вели прицельный огонь по орудийным амбразурам и выводили из строя много артиллерийской прислуги. Для противодействия им на контрэскарпе рва четвертого бастиона сделали банкет и бойницы для 50 солдат стрелкового батальона, вооруженных штуцерами, а внутри укрепления оборудовали ходы сообщения к пороховым погребам и горже.
Защитники Севастополя постепенно приспосабливались к постоянным обстрелам; появились даже сигнальщики, предупреждавшие о приближении снарядов неприятеля. Значительно сократились потери личного состава. Так, если в первые трое суток бомбардировки ежедневно погибало около 100 человек, то с 8 по 13 октября — около 30, в основном на четвертом бастионе. Здесь продолжали господствовать разрушения и смерть, которым самоотверженно противостоял русский солдат.
К середине октября в крепости сократились запасы артиллерийских снарядов, так как из-за раскисших дорог не могли подойти транспорты с порохом. Стрелять на батареях стали более экономно и прицельно, сократив расход снарядов до 10 тысяч в сутки.
Тем временем к обеим воюющим сторонам стали поступать подкрепления. Крымская армия пополнилась 24 батальонами, 12 эскадронами, 12 казачьими сотнями с 56 полевыми орудиями. Создался некоторый перевес в силах над осадным корпусом, и главнокомандующий князь Меншиков решил использовать благоприятный момент и начать наступление со стороны Чоргуна на Балаклаву. Захватив или отрезав от осадного корпуса эту базу, русская армия принудила бы союзные войска перейти к обороне. Но и в этой операции проявилась бездарность некоторых генералов. Для наступления выделили незначительную часть войск — около 22 тысяч человек, разделив их на два отряда. Атаковав 4,5-тысячную англо-турецкую армию, стоявшую на пути к Балаклаве, и захватив четыре редута, русские солдаты из-за несогласованности в действиях не смогли развить успех и использовать ошибку, допущенную англичанами, которые бросили в контратаку лучшую кавалерийскую бригаду, не поддержав ее артиллерийским огнем и пехотой. Попав под перекрестный картечный и ружейный огонь, атакованная с фланга драгунами, кавалерия англичан была разгромлена и понесла тяжелые потери. В результате наступления, предпринятого 13 октября, русские войска утвердились на левом берегу Черной речки, но англичане так укрепили свои позиции, что исключили возможность какого-либо наступления на этом участке.
А на линии обороны защитники Севастополя ежедневно не только восстанавливали, но и усовершенствовали свои укрепления. Для отражения картечью атаки противника и ведения прицельного огня по передовым позициям французов, на гласисе за рвом четвертого бастиона в течение одной ночи возвели батарею Костомарова на четыре орудия. Здесь ускорили работы и придали большую прочность брустверу и амбразурам, использовав впервые примененные с начала осады туры, изготовление которых началось на Северной стороне. Для противодействия работам англичан, в 100 саженях перед третьим бастионом сделали траншею для ведения штуцерного огня, отсюда можно было обстреливать и штурмующие колонны. Это были первые действия защитников крепости, направленные на выдвижение своих позиций вперед.
С 20 октября по четвертому бастиону вели интенсивный огонь 44 французские пушки и 30 мортир. В течение дня на укреплении были подбиты 14 орудий, разрушены амбразуры и брустверы, выбыл из строя 161 человек. Противник явно готовился к штурму, о чем говорили и дезертиры-перебежчики из французских войск. За одну ночь в городе построили внутреннюю оборонительную линию. В домах, прилегающих к Театральной площади, заложили двери и окна, устроив бойницы для ведения ружейного огня. Все улицы, выходящие к площади и Большому бульвару, перегородили баррикадами и установили за ними полевые орудия. К утру на этой позиции было сосредоточено около 9 тысяч солдат и 9 полевых орудий. Увеличить гарнизон четвертого бастиона, где на банкетах во рву и горже находилось 800 человек, не представлялось возможным из-за отсутствия блиндированных помещений и укрытий. Французы приблизились к бастиону зигзагами на 45 сажен и засевшие там стрелки не давали приподняться над землей русским солдатам. Положение защитников города стало критическим.
В такой ситуации необходимо было предпринять решительные действия. Князь Меншиков, получив из Дунайской армии две новые дивизии, решил атаковать правый фланг английской осадной армии и деблокировать Севастополь с восточной стороны. Но, как и прежде, подготовка к сражению велась плохо. О какой диспозиции войск можно было говорить, если в штабе армии не имели топографической карты района намечаемой битвы. Единственный экземпляр карты находился в Военном министерстве и велась переписка о ее доставке в Севастополь. По иронии судьбы карта прибыла в штаб Меншикова на следующий день после сражения.
Планировали операцию, полагаясь на топографическую память генерала Данненберга, "который когда-то стоял в этой местности лагерем и заявил, что знает ее, как свои карманы"[89]. В итоге генералы Данненберг, Соймонов, Павлов и Горчаков, возглавлявшие наступление, действовали несогласованно. Колонны со стороны Килен-балки и Черной речки атаковали позиции англичан не одновременно, а отряд генерала от инфантерии Горчакова, которому поручалось отвлечь боем части французского обсервационного корпуса, ограничился артиллерийским обстрелом. В результате французы направили значительные силы на помощь англичанам, что и определило исход битвы.
24 октября русские солдаты в Инкерманском сражении проявили чудеса храбрости и самопожертвования. По раскисшей от дождя местности солдаты карабкались к расположенным на высотах укреплениям англичан, не считаясь с потерями от орудийного и штуцерного огня. Противник не выдерживал штыковых атак и отступал, но, получив подкрепления, вновь занимал редуты. Укрепления переходили по нескольку раз из рук в руки. Когда стало ясно, что перевес сил на стороне англичан и французов, русские войска отступили на исходные позиции. Они потеряли 12 тысяч человек, в том числе 6 генералов и 256 офицеров, в то время как у союзников выбыло из строя 5 тысяч человек.
Одной из главных причин поражения в Инкерманском сражении являлось отсутствие во главе армии настоящего командира, полководца, который мог организовать войска и повести их за собой. Главнокомандующий генерал-адъютант адмирал князь Меншиков не был ни организатором, ни полководцем, ни оратором. Судьба и император были к нему благосклонны, что и определило его карьеру. Прямой потомок светлейшего князя А. Д. Меншикова — сподвижника Петра I, Александр Сергеевич Меншиков принадлежал к высшим придворным кругам. Человек умный и разносторонне образованный, он избрал карьеру военного. В войне 1828—1829 гг. князь А. С. Меншиков проявил личную храбрость и был тяжело ранен. В 1829 г. Николай I назначает его начальником Главного морского штаба, где он фактически выполняет роль морского министра, не имея ни морского образования, ни морской практики. Меншиков был одним из самых приближенных и влиятельных царских сановников. Угадывая и предусмотрительно угождая желаниям царя, светлейший язвительно высмеивал многих высокопоставленных деятелей при дворе и правительстве, чем нажил себе немало врагов. Наверное, старые боевые заслуги адмирала в сухопутных сражениях послужили основанием для назначения его главнокомандующим сухопутных и морских сил Крыма в Восточную войну. К тому же за ним были сохранены все одиннадцать государственных постов, которые князь занимал до этого: по-прежнему он числился и начальником Главного морского штаба, и военным губернатором Финляндии... И хотя князь А. С. Меншиков был богатым человеком, он не отказывался от положенного довольствия по всем числящимся за ним должностям. Светлейший был кавалером почти всех русских и многих иностранных орденов того времени.
Генерал-адъютант адмирал Меншиков никогда не был ни полководцем, ни флотоводцем. В Крымскую кампанию 67-летний главнокомандующий не обладал ни активностью, ни энергией, ни решительностью. Меншикова не любили в войсках за пренебрежительное отношение к подчиненным. Ему были чужды не только солдаты и матросы, но и офицеры, генералы и адмиралы, не имеющие впечатляющей родословной. Он так и не нашел с ними общего языка, необходимого для сплочения армии.