Огнём осадной артиллерии все укрепления передовой позиции были разрушены до основания. Воспользовавшись этим, противник двинул в атаку огромные силы (четыре французские дивизии в первом эшелоне и одна турецкая дивизия в резерве), которым противостояло всего несколько батальонов нашей пехоты.

В жестокой схватке, в ходе которой одни и те же укрепления по несколько раз переходили из рук в руки, союзникам удалось захватить все разрушенные укрепления передовой позиции и выбить оттуда незначительные силы их защитников. Но попытки противника подойти вплотную к Малахову кургану и 2-му бастиону успеха не имели.

Победа досталась союзникам дорогой ценой. Они потеряли 6200 человек. Потери русских войск составили 5500 человек.

В ходе боя за передовые укрепления большую помощь сухопутной артиллерии оказала артиллерия флота. Корабли флота «Владимир», «Крым», «Херсонес», выдвинувшись в Килен-бухту, огнём своей артиллерии нанесли большие потери резервам противника, которые находились в Килен-балке.

На рассвете 5 июня 1855 г. началась новая бомбардировка Севастополя. Наиболее сильный огонь обрушился на укрепления Корабельной стороны и левый фас 4-го бастиона. Также интенсивно с новых французских батарей обстреливались русские корабли на рейде и батареи Северной стороны Севастополя. Скоро передние фасы Малахова кургана и 2-го бастиона получили серьёзные повреждения. Также пострадали куртина и 3-й бастион, половина амбразур была завалена, к вечеру неприятели подбили 16 наших орудий, 17 станков, 71 платформу. За день бомбардировки у нас было 1600 раненых. Всю ночь не прекращался неприятельский мортирный огонь, на Малахов курган и 2-й бастион сыпались бомбы.

На следующий день союзники начали общий штурм Южной стороны. В атаку пошли французские дивизии генералов д′Отмара и Брюне, а на 3-й бастион и Пересыть двинулись английские войска. Впереди штурмующих цепей бежали команды со штурмовыми лестницами, позади двигались сильные колонны. Но неожиданно войска д′Отмара были встречены со 2-го бастиона, куртины и Малахова кургана столь сильным ружейным и картечным огнём, что строй их сразу же расстроился, и солдаты спешно укрылись в каменоломнях. Но вскоре командирам удалось навести порядок в своих частях, и французские батальоны вновь устремились на правый фас 2-го бастиона и на куртину. Несмотря на сильный огонь обороняющихся, неприятелю удалось спуститься в ров, и часть вражеских солдат уже стала подниматься на бруствер куртины, но здесь они нарвались на штыки батальона Суздальского полка. Побросав лестницы, французы в панике побежали и снова укрылись в каменоломнях. Колонна, атаковавшая 2-й бастион, также, не выдержав огня обороняющихся, отступила в Килен-балку. Французы предприняли ещё две попытки штурма 2-го бастиона и куртины, но оба раза были отбиты ружейным и артиллерийским огнём обороны. На случай же рукопашной Хрулев уже подвел резервы ко 2-му бастиону и за куртину.

Две колонны дивизии Брюне бросились на Малахов курган и батарею Жерве. Но сильным ружейным и картечным огнём колонна, атаковавшая Малахов курган, была отброшена и обращена в бегство. Вскоре эта колонна предприняла вторую попытку штурма, но снова была отброшена. Две тысячи солдат бригады Ниоля, несмотря на сильный огонь обороны, ворвались на почти не имевшую рва батарею Жерве, подавили сопротивление батальона (300 человек) Полтавского полка, но были остановлены огнём правого фаса Малахова кургана и шести полевых орудий, установленных за ретраншементом. Но около двух батальонов неприятельских солдат на плечах отступавших полтавцев ворвались в поселок на скате Малахова кургана и засели в домиках. Хрулев приказал 5-й роте Севского полка под командой штабс-капитана Островского выбить оттуда неприятеля. Наши солдаты бросились к домикам, из которых французы открыли сильный огонь. Собравшиеся остатки Полтавского батальона устремились за севцами. Начался жестокий рукопашный бой, в котором русские солдаты показали не только свое мужество, но и способность действовать самостоятельно в рассыпном строю. Французы отчаянно сопротивлялись. Каждый домик приходилось брать приступом. Русские солдаты влезали на крыши, разбирали их и бросали камни на головы засевших в домиках французов, врывались в двери и окна и штыками выбивали оттуда неприятеля. Из 138 солдат 5-й роты Севского полка в живых осталось только 33 человека, но русские солдаты выполнили приказ и очистили от французов весь поселок, захватили в плен 9 офицеров и около сотни солдат. Тем временем подоспело подкрепление – шесть рот Якутского полка, которые и довершили разгром неприятельских отрядов. Брюне, также получив подкрепление, ещё три раза пытался занять батарею Жерве, но все три раза французы были отбиты картечным и ружейным огнём.