Ende Juni befahl Zar Alexander dem General Iwan Paskewitsch, die rumänischen Fürstentümer zu besetzen, welche von den Osmanen abhängig waren, in welchen jedoch keine osmanischen Truppen stationiert waren.
Die Besetzung der Fürstentümer ähnelte zunehmend einer Annexion. Dies veranlasste das Österreichische Imperium 25.000 Mann in seinen südwestlichen Provinzen zu schicken, hauptsächlich um die Serben und andere slawische Bevölkerung davon abzuhalten, sich zur Unterstützung des russischen Manövers zu erheben.
Das Vereinigte Königreich verschärfte angesichts der Besetzung der Donaufürstentümer dne Ton und schickte Schiffe an den Eingang der Dardanellenstraße, wo sich bereits die französische Flotte befand.
Im Sommer wurden in Wien Gespräche geführt, aber weder die Russen noch die Osmanen waren bereit, Zugeständnisse zu machen.
Im osmanischen Reich hatte die Invasion der Donaufürstentümer den Zorn der Nationalisten und des muslimischen Klerus ausgelöst, welche das Lager der Kriegstreiber verstärkten. Aus Angst vor einer islamischen Revolution, wenn Russland nicht der Krieg erklärt würde und von religiösen Führern drängen, stimmte Sultan Abdülmecid I. am 26. September zu, die Feindseligkeiten auszulösen.
Die Kriegserklärung wurde im Amtsblatt Takvim-i Vekayi am 4. Oktober 1853 veröffentlicht und sie zitierte die russische Weigerung, die Donaufürstentümer zu evakuieren, als casus belli. Der Text der Kriegserklärung ließ den Russen zwei weitere Wochen, um sich zurückzuziehen.
Ohne offizielle Unterstützung des Vereinigten Königreichs oder Frankreichs gingen die von Omer Pascha befehligten Osmanen am 23. Oktober an der Donaufront in die Offensive und rechneten damit, dass die öffentliche Meinung beider Länder ihre Regierungen zum Handeln drängen würde.
Der russische General Paskewitsch befürchtete, dass ein weiterer Vormarsch auf den Balkan Österreichs zum Kriegseintritt bewegen könnte und schlug deshalb vor, sich in die Defensive zu setzen und gleichzeitig Aufstände in den osmanischen Provinzen zu schüren. Obwohl dies den konterrevolutionären Prinzipien des Zars Nikolai widersprach, stimmte er dieser Idee zu und akzeptierte auch den Start einer Offensive gegen den Pachalik von Silistra, fernab von Österreich, um im Frühjahr 1854 bevor die Westmächte eingriffen einen Angriff auf Adrianopel und Konstantinopel durchführen zu können.
Trotz Erfolgen wie in der Schlacht von Oltenița machten sich die Osmanen Sorgen über einen möglichen Aufstand der Serben, der zu einem Aufstand der Griechen und Bulgaren und damit zum Verlust aller europäischen Provinzen des Reiches führen würde; daher nahmen sie ebenfalls eine Verteidigungsposition an der Donau ein und beschlossen, sich dem Kaukasus zuzuwenden.
Seit Beginn des 19. Jahrhunderts hatten die Russen die Eroberung des Kaukasus begonnen, dessen Bevölkerung überwiegend aus Muslimen bestand. Die brutalen Feldzüge von Alexis Iermolov in den 1810er und 1820er Jahren und dann von Michail Vorontsov in den 1840er und 1850er Jahren hatten dazu geführt, dass sich die verschiedenen Stämme der Region um Mohammed Ghazi und Chamil zusammenschlossen, diskret die Briten unterstützten und den Heiligen Krieg gegen die Invasoren predigten.
Der osmanische General Abdi Pascha, der sich den irregulären Truppen des Kaukasus anschloss, eroberte am 25. Oktober die russische Festung St. Nikolaus nördlich von Batumi.
Für die Versorgung ihrer Streitkräfte waren die Osmanen jedoch von ihrer Flotte abhängig und die russische Marine führte Patrouillen mit dem Befehl durch, jedes feindliche Schiff zu versenken. Der Sultan und seine Berater waren sich dieser Bedrohung bewusst, beschlossen aber dennoch, ein kleines Geschwader im Schwarzen Meer in Sinope einzusetzen; dies geschah zweifellos mit der Absicht, einen russischen Angriff zu provozieren und damit die westlichen Mächte zum Eingreifen zu zwingen.
Am 30. November wurde das osmanische Geschwader von den Sprengkörpern von Admiral Pavel Nakhimov pulverisiert, der auch den Hafen zerstörte. Die Schlacht von Sinope am 30. November 1853 spielte eine entscheidende Rolle beim Kriegseintritt Frankreichs und des Vereinigten Königreichs gegen Russland.
Auf dem Land erlitten die osmanischen Truppen im Kaukasus am 26. November in Akhaltsikhe und am 1. Dezember in Başgedikler zwei Rückschläge gegen die Russen, die zahlenmäßig schwächer waren. Demoralisiert zog sich die osmanische Armee unordentlich nach Kars zurück, wo sie eine Verteidigungshaltung einnahm.
Die Nachricht von diesen Niederlagen beunruhigte die westlichen Mächte, die einen Zusammenbruch des Imperiums befürchteten. Im Vereinigten Königreich bezeichnete die Presse die Schlacht von Sinope sofort als „Massaker“ und Demonstrationen zur Unterstützung der Osmanen vervielfachten sich im ganzen Land.
Die französische Bevölkerung ihrerseits stand der Frage des Ostens relativ gleichgültig gegenüber und die osmanischen Niederlagen änderten die Meinung der Franzosen nicht wirklich. Die Mehrheit war der Ansicht, dass ein Krieg den Interessen des historischen Feindes Großbritannien dienen würde und dass die Steuern, die zur Finanzierung erforderlich waren, die französische Wirtschaft betreffen würden; einige kündigten sogar an, dass der Krieg in weniger als einem Jahr so unpopulär werden würde, dass die Regierung gezwungen sein würde, Frieden zu fordern.
Die politische Situation im Vereinigten Königreich war genau umgekehrt. Obwohl Premierminister Lord Aberdeen weiterhin zögerte, gab er nach, als Napoleon III., der entschlossen war, die Schlacht von Sinope als Vorwand für eine starke Aktion gegen Russland zu nutzen, erklärte, dass Frankreich allein handeln würde, wenn das Vereinigte Königreich sich weigerte.
Am 22. Dezember wurde beschlossen, dass eine anglo-französische Flotte ins Schwarze Meer zu schicken, um die osmanischen Schiffe zu schützen. Dies wurde am 3. Januar 1854 vollzogen.
Der französische Kaiser war dennoch unter dem Druck des pazifistischen Lagers gezwungen, einen diplomatischen Ausweg zu suchen, und schlug am 29. Januar dem Zaren vor, Verhandlungen unter der Ägide des Kaiserreichs Österreich zu eröffnen; aber Nikolaus I. lehnte ab und brach seine diplomatischen Beziehungen zum Vereinigten Königreich und Frankreich am 16. Februar 1854 ab.
Als Reaktion darauf forderten die beiden Länder am 27. Februar die Evakuierung der Donaufürstentümer innerhalb von sechs Tagen. Der Text verwarf jeden diplomatischen Ausgang und sollte daher nur den Beginn der Feindseligkeiten beschleunigen; die Mobilisierung der Truppen begann so, noch bevor das Ultimatum abgelaufen war, auf das der Zar nicht einmal antworten sollte.
Am 27. März 1854 erklären Frankreich und das Vereinigte Königreich Russland den Krieg