Четвёртая бомбардировка началась в 3 часа утра 5 (17) июня 1855 года.
Большая часть гарнизона Севастополя была в распоряжении генерала Семякина на Городской стороне. Обороной Корабельной стороны продолжал командовать генерал Хрулёв. Его помощником был начальник 8-й дивизии князь Урусов.
320 вражеских орудий открыли огонь по Городской стороне, 40 палили по рейду. По-прежнему, одной из главных целей был III бастион. За день на нём было убито и ранено 700 человек орудийной прислуги и 300 пехотинцев из прикрытия. К вечеру были разрушены все шесть бастионов основного пояса обороны. Корабли англо-французской эскадры подошли к входу на Большой рейд и обстреливали город залпами. В Артиллерийской слободке взорвался склад с 500 начинёнными бомбами. Начальнику Малахова кургана капитану 1 ранга Юрковскому ядром оторвало ногу. Его заменил капитан 1 ранга Керн. Обороной города в этот тяжёлый день уверенно руководили Нахимов, Тотлебен, Васильчиков.
Ночью 8 французских и английских дивизий (всего 44 тысячи человек) подошли к передовой траншее, для штурма укреплений Корабельной стороны. Впереди были: дивизия Мейрана, нацеленная на I и II бастионы, имевшая в резерве гвардейский полк; дивизия Брюне, наступавшая от Камчатского люнета; дивизия д’Отмара, левофланговая, наступавшая по Доковому оврагу. 10 многопушечных линейных кораблей всю ночь бомбили Севастополь. Но и русские работали под огнём всю ночь, восстанавливая укрепления.
У генерала С. А. Хрулёва было в подчинении 20000 солдат. В прикрытии III бастиона находились Охотский, Камчатский, Минский и Волынский пехотный полки, Брянский егерский полк. На батарее Жерве стоял батальон Полтавского полка, 300 солдат. На Малаховом кургане были Севский и Владимирский пехотные полки, 3 батальона Полтавского полка, два батальона Забалканского полка. На II бастионе - два батальона Забалканского полка и Суздальский полк. На I бастионе - Кременчугский полк. Здесь командовали: капитан 1 ранга Перелешин и генерал князь Урусов. В резерве находились: Селенгинский полк (генерал Сабашинский), Якутский полк (генерал Павлов).
В 3 часа утра 6 (18) июня начался новый штурм. 6 русских пароходов из Килен-бухты открыли по наступающим прицельный убийственный огонь и обратили в бегство 2-ю бригаду дивизии Мейрана, а 1-я бригада залегла, не дойдя до II бастиона. Сам генерал, хотя и был ранен, повёл своих солдат во вторую атаку, и сражён наповал картечью в грудь. Его заменил бригадный генерал де Фальи, и отвёл дивизию в тыл. 50 французов попали в плен.
Жаркий бой разгорелся у Малахова кургана. Здесь пехотным прикрытием командовал 35-летний генерал Юферов. Французы наступали двумя дивизионными колоннами. С близкого расстояния русские пули поражали врага метко:пулей в грудь смертельно ранен генерал Брюне, пулей в голову убит полковник Делабуссиньер – и строй дивизии рассыпался, одна колонна отступила. Однако другая колонна – дивизия д’Отмара, выдержала убийственный обстел, разделилась на два отряда, и пошла на штурм. 1-й отряд всего 100 шагов не дошёл до Малахова кургана. 2-й отряд действовал более успешно. Батальон майора Гарнье взял батарею Жерве. Затем в прорыв вошёл целый полк и его с большим трудом остановили «полтавцы» и рота (140 штыков) Севского полка. А когда на выручку подоспели 6 рот Якутского полка во главе с генералом Павловым, французы были выбиты с наших позиций. Интервенты ещё два раза пытались атаковать, но безуспешно.
Затем последовали три атаки французов на наш левый фланг – и они были отражены.
Англичане пошли на штурм III бастиона (контр-адмирал Панфилов) несколько позднее, прикрываясь балками Сарандинакиной и Лабораторной, тремя боевыми колоннами по 6, 2 и 1 тысяче солдат. Первую атаку наши воины с трудом, но отбили. Убит генерал Дж. Кемпбелл, ранен командир лёгкой дивизии сэр Броун. Вторая атака британцев захлебнулась у засеки перед рвом и валом. Третья атака также не удалась. К 7 часам утра вражеский штурм повсеместно был отражён.
Русские потеряли за этот штурм 4,5 тысяч человек. Союзники потеряли 4 тысячи, а всего за дни 4-й бомбардировки до 8 тысяч человек. Соотношение потерь французов и англичан выглядит, как 3 к 1.
Европейцы выпустили по Севастополю 62 тысячи снарядов, русские ответили 20 тысячами бомб. 8 июня объявлено перемирие.
В эти же дни в Крым пришла 7-я дивизия, командир – генерал-лейтенант Ушаков 3-й.
Утром 8 июня инженер-генерал Тотлебен ранен пулей в правую ногу на батарее Жерве. Он лечился в Бельбеке, но продолжал руководить работами инженер-полковников Гарднера и Геннериха.
Тотлебен и Хрулёв предлагали совершить атаку от Корабельной стороны на вражеский редут «Виктория» и захватить его. Этот план был отвергнут.
На Северной стороне, между Константиновским и Михайловским фортами, построена двухярусная 30-орудийная «Нахимовская» батарея. Далее по рейду построены ещё две: 10-орудийная и 4-пушечная батареи. Инженер-генерал Бухмейер, по приказу Горчакова, начал строительство наплавного деревянного моста через Большую бухту длиной в 1 версту и шириной в 3 сажени.
Адмирал Новосильский, получивший несколько контузий, переведён в город Николаев.
Вечером 28 июня на Малаховом кургане получил смертельное ранение пулей в голову адмирал П. С. Нахимов. Он скончался 30 июня (11 июля) 1855 г.
А. И. Панфилов произведён в вице-адмиралы. Генерал П. П. Липранди, бывший командиром 12-й дивизии, назначен командиром 6-го корпуса.
28 июня от тяжёлой болезни умер английский командующий генерал Раглан.
Британцы построили железную дорогу из Балаклавы к Сапун-горе.
Флот союзников снова вошёл в Азовское море в конце июня. Был обстрелян порт Геническ. Начальник порта – князь Лобанов-Ростовский, приказал затопить в проливе корабли. У него было только несколько рот пехоты, без пушек. Но новый десант интервентов русские отбили. В конце июня флот из Азовского бесславно ушёл. Одиночная канонерка в июле обстреляла Таганрог, но ночью села на мель в 90 метрах от берега. На абордаж поехали на конях казаки 70-го Донского полка, со своим командиром Демьяновым. После короткой перестрелки, английские моряки уплыли на шлюпках к ожидавшему их в море пароходу. Казаки ограбили и подожгли судно, взяли его флаги.
Тем временем в Крыму строились новые батареи: две французские на Городской стороне, 12 французских и 5 английских на Корабельной стороне, 6 батарей на Зелёном Холме. Позиции интервентов были в 100 саженях от Малахова кургана, в 150 – от II бастиона, в 500 – от I бастиона. Их ракетные станки кидали зажигательные и взрывные ракеты даже на Северную сторону и на Инкерманские высоты. В июле русские отвечали 1 выстрелом на 5 вражеских. Русские поставили 40 новых орудий, в т.ч. 14 на Корабельной стороне. Европейцы установили 130 орудий. Судьбу осады решали мортиры, и здесь преимущество было у противника: против 30 русских они выставили 205. Кроме того, у них в запасе было 250, да ещё 400 отливали. С обеих сторон проводились и большие земляные работы, и сапёрные, и инженерные. Защитники города устроили сплошной двойной земляной вал длиной 10 километров.
В июне Австрия начала демобилизацию своей армии на Дунае.