(18) 30 ноября 1853 года, наконец, подошло подкрепление. Теперь его эскадра состояла из шести линейных кораблей и двух фрегатов. Подойдя на расстояние 300-350 метров от турецких кораблей и бросив якоря, они открыли сокрушительный огонь по противнику. Стрельба русских кораблей отличалась высокой точностью и большим темпом.

Сражение длилось четыре с половиной часа. В его ходе были уничтожены практически все турецкие корабли и береговые батареи. Только одному пароходу, которым командовал английский офицер Слейд, советник турецкого флота, удалось спастись. Эскадра Нахимова не потеряла ни одного судна, потери в личном составе составили 37 убитых и 233 раненых, тогда как турки потеряли свыше 3000 человек, а командующий турецкой эскадрой адмирал Осман-паша был взят в плен.

За победу при Синопе император Николай I наградил Павла Нахимова орденом Святого Георгия 2-й степени, написав в именном рескрипте: «Истреблением турецкой эскадры вы украсили летопись русского флота новою победою, которая навсегда останется памятной в морской истории».

В современной России победа русского флота у мыса Синоп празднуется как День воинской славы России.