En 1854 un régiment provisoire à deux bataillons de neuf compagnies est formé. C'est lors du siège de Sébastopol que les tirailleurs gagnent leur surnom de "Turcos". Au cours de la campagne, le régiment s'illustre à de nombreuses reprises. Il est cité une première fois le à l'ordre de l'armée d'Orient : « dans la nuit du 14 au 15 mars, trois compagnies [de tirailleurs] se sont jetées sur une masse d'infanterie russe, l'ont mise en déroute et refoulée dans la place ». Le , les alliés s'emparent du Mamelon-Vert, un ouvrage fortifié qui couvre Malakoff à l'est. Au cours de cet assaut, le régiment de Tirailleurs algériens perd 28 officiers et tués ou blessés et est cité une nouvelle fois dans l'ordre général du commandant en chef de l'armée d'Orient « pour la part active qu'il a prise à l'enlèvement de vive force des redoutes russes en avant de Sébastopol ». Le , le général Mac Mahon attaque le fort de Malakoff, clé de la défense russe. Le lendemain, les Russes abandonnent la position après y avoir mis le feu. La tour Malakoff tombe aux mains des Français et des Anglais. Par cette victoire, Mac Mahon passe à la postérité. C'est à ce moment qu'il prononce son fameux « J'y suis ! J'y reste ». Ces combats coutent à nouveau aux tirailleurs 14 officiers et . Lors de cette bataille, le sergent Mohamed Ould el Hadj Kadour, qui perd ses deux bras, devient le premier tirailleur à être décoré de la Légion d'honneur.