Mensjikov nam het opperbevel op zich. Op 14 september 1854 landden de geallieerde Britse en Franse strijdkrachten bij Sebastopol. Zes dagen later trokken ze landinwaarts, waar Mensjikov ze opwachtte achter de rivier Alma. Mensjikov was in de minderheid en verloor de Slag aan de Alma niettegenstaande zijn goede verdedigingsstelling. Op 5 november 1854 waagde Mensjikov een uitval tegen de Britse troepen, maar leed weer een nederlaag in de Slag bij Inkerman. De weken daarna organiseerde hij de verdediging van Sebastopol. In februari 1855 werd hij ernstig ziek en hij moest begin maart zijn commando afgeven aan Michail Dmitrijevitsj Gortsjakov.