Чтобы отвлечь силы от Севастополя, отряд генерал-лейтенанта Степана Александровича Хрулёва (1807–1870) 17 (5) февраля 1855 года атаковал Евпаторию, занятую турецким гарнизоном Омера Лютфи-паши (1806–1871). У Хрулёва было 19 тыс. человек (36 батальонов, 6 полков кавалерии) и 108 пушек, у Лютфи-паши — 31 600 турок и 1000 крымских татар при 34 полевых орудиях. Кроме того, в городе находилась команда из 276 моряков стоявшего на мели и обращенного в батарею французского корабля «Генрих IV», а в море курсировали 4 британских парохода, 1 французский и 1 британский фрегат. Костяк турецкого гарнизона составляли три турецкие и одна египетская дивизии.

Штурм Евпатории. Гравюра сер. XIX в.

Николай I опасался, что переброска с Дунайского театра военных действий к Евпатории турецких сил позволит им атаковать Перекоп и усилит войска союзников под Севастополем. Император постоянно требовал от Меншикова взять Евпаторию. В январе 1855 года генерал-лейтенант Карл Егорович Врангель (1794–1874) получил приказ Меншикова овладеть Евпаторией, но после рекогносцировки доложил, что это невозможно, поскольку «ничего не достигнув, войска будут расстроены и деморализованы в то время, когда неприятель, ободрённый нашей неудачей, может выйти от Евпатории в больших силах и двинуться на наши сообщения». В свою очередь, генерал Хрулёв, также проводивший рекогносцировку, решил, что земляные укрепления Евпатории в некоторых местах еще не были окончены и насыпи так низки, что не прикрывали даже фундаментов городских домов. Поэтому генерал не сомневался в успехе и сменил Врангеля во главе отряда, наблюдавшего за Евпаторией.

16 февраля войска Евпаторийского сводного отряда вышли на сборные пункты в 4 км от города и провели там ночь, не разводя костров. 17 февраля в 6 часов утра началась артподготовка, а затем штурм, который велся тремя колоннами. Хрулёв надеялся захватить турок врасплох, но приготовления к штурму не остались незамеченными. Турецкий гарнизон и союзный флот были готовы отразить штурм.

3-й и 4-й батальоны Азовского пехотного полка атаковали в ротных колоннах под командованием генерал-майора Михаила Васильевича Огарева (1819–1875). На левом фланге наступал греческий волонтерный батальон численностью 634 человека и батальон спешенных драгун. Турки встретили атакующих сильным ружейным огнем и картечью. Русские колонны с большими потерями подошли к самому рву, но обнаружили, что он наполнен водою, а штурмовые лестницы слишком коротки, и отошли от рва.

Осознав бесперспективность штурма, Хрулёв отвел войска. Небольшой кавалерийский отряд турок попытался преследовать левую колонну, но два батальона Азовского пехотного полка, построившись в каре, при поддержке артиллерии отразили его.

Поражение под Евпаторией привело к замене Меншикова генералом от артиллерии князем Михаилом Дмитриевичем Горчаковым, но и новому командующему не удалось переломить неблагоприятного для русской стороны хода событий в Крыму.

Русские потери составили 168 убитыми, включая 4 офицеров, 583 ранеными, включая 1 генерала и 38 офицеров, 18 пропавшими без вести, а всего 769 человек. Турки потеряли 88 убитых, включая 1 генерала и 7 офицеров, 280 раненых, включая 1 генерала и 10 офицеров, а всего 368 человек. Крымские татары потеряли 13 убитыми, 24 ранеными, а всего 37 человек. Потери французов составили 4 убитыми, 10 ранеными, включая 1 офицера, а всего 14 человек. В общей сложности союзники потеряли 105 убитыми, 314 ранеными, а всего 419 человек.