Krimin sodan sytyttyä Saint Arnaud jätti syyskuussa 1854 huonosta terveydestään huolimatta ministerintehtävänsä ryhtyäkseen Krimille lähtevien sotajoukkojen ylipäälliköksi. Hän sai komentoonsa 60 000 miestä. Hän suunnitteli Evpatorian maihinnousun 14. syyskuuta ja saavutti yhdessä englantilaisten komentajan lordi Raglanin kanssa voiton venäläisistä Alman taistelussa 20. syyskuuta. Saint Arnaudin terveys heikkeni taistelun jälkeen ja hän sairastui myös koleraan. Tämän vuoksi hän luovutti ylipäällikkyyden kenraali Canrobertille ja lähti itse takaisin Ranskaan. Hän nousi laivaan Konstantinopolissa, mutta menehtyi merimatkan aikana jo Mustallamerellä.