После начала Крымской войны, в апреле 1854 года, Карпов «по прошению» перевёлся в Черноморский флот. «Когда в 1853 г. весть о Синопском погроме дошла до Воронежа, энергичный по природе Пётр Александрович не мог остаться равнодушным зрителем подвигов своих морских товарищей; не думая долго, он бросил свои дела и вновь перешёл в Черноморский флот прежним чином лейтенанта», — вспоминал впоследствии товарищ Карпова Ф. Ф. Нарбут. Высадка войск неприятеля в Крыму застала лейтенанта 29-го флотского экипажа Петра Карпова на борту линейного корабля «Селафаил», который был затоплен на Севастопольском рейде в ночь с 10 на 11 сентября 1854 года.