1853年1—2月，尼古拉先后四次和英国驻彼得堡大使谈判瓜分土耳其的问题，英国不愿看到俄国控制黑海海峡并出现在地中海，那将威胁到它通往东方的道路，而希望把土耳其作为在东方阻挡俄国势力的一道栅栏，所以对瓜分反应冷淡，再次作罢。
在这同时，俄、法之间为了争夺基督教圣地巴勒斯坦伯利恒圣诞教堂的钥匙问题[5]发生了纠纷。形式上是东正教与天主教争夺圣地管理权，实际上是俄、法内外政策的需要。“保护”东正教徒一直是俄国对土耳其扩张的主要借口之一。尼古拉一世时期俄国更加紧在土耳其境内各东正教团体中活动，尼古拉曾亲自捐赠巨额款项，主要目标是耶路撒冷。争夺圣地也就是要取得永远干涉土耳其的权利。对于拿破仑三世来说，一是为了讨好国内的天主教徒，巩固其刚刚窃取到的政权；二是为了加强法国在东方的影响；三是为了利用教会之间的矛盾，拆散俄国与英、奥之间的联系，促使他们分离。争执于1850年炽热起来，到1853年达到**。
1853年初，俄、法两国都对土耳其施加压力。土耳其苏丹阿卜杜拉·麦几德作了有利于法国的让步，把伯利恒教堂的一个正门的钥匙交给了天主教修道士，尼古拉一世说这是小拿破仑关于“称号”问题的“报复”。他一面动员了两个军团的兵力集中于比萨拉比亚，一面派出以特使缅希科夫为首的使团前往君士坦丁堡，随员是驻比萨拉比亚第五军团司令和黑海舰队司令。
1853年2月28口，缅希科夫到达君士坦丁堡，态度蛮横已极，他声言不愿和土耳其外交大臣谈判，说该大臣亲法国。苏丹只好改换新的外交大臣才开始了谈判。缅希科夫提出要土耳其承认苏丹统治下的一千二百万东正教臣民受俄国保护，并缔结一项类似1833年的条约，限五天内答复。各国驻君士坦丁堡的外交官评论说，这就是要使尼古拉一世成为土耳其的“第二苏丹”。土耳其政府被迫对圣地问题作了一些让步，但拒绝了其他威胁土耳其独立的要求。
1853年7月3日，八万名俄军在哥尔查可夫的率领下越过普鲁特河，占领了摩尔达维亚和瓦拉几亚两公国。英国和法国的地中海舰队同时奉命开到达达尼尔海峡外面的比西开湾。俄国面临着它多年来力图设法避免的英、法联合对抗的形势。
1853年11月1日，尼古拉一世向土耳其正式宣战。在多瑙河上开始的这场俄土战争，正如恩格斯所指出的，对于俄国人来说，这是实现传统的野心的战争。对于土耳其来说，这是生死存亡的战争。11月30日，土耳其舰队在黑海南岸的西诺波被俄国舰队歼灭。1854年1月4日，英、法两国联合舰队进入黑海；3月28日，英、法正式对俄宣战。
战争开始后，在双方力量对比上，俄国处于劣势。由于农奴制俄国生产技术落后，军事装备和训练、交通运输和供应都极差。英、法军队使用的是远射程大炮，新式步枪和蒸汽战船；而俄军使用的仍是老式枪炮和帆船。据统计俄国军队百分之九十五使用的仍是旧式滑膛燧发枪，射程只有三百步远。俄国总共有蒸汽机船二十四艘，而英、法和土耳其共有二百八十一艘。正如恩格斯所指出的，俄国所面临的是一个生产方式落后的民族对几个具有现代生产方式的民族的一场无望的战争。
欧洲的革命者都希望这次战争成为打击“欧洲的宪兵”、摧毁沙皇制度的战争。但英、法资产阶级害怕战争的这一革命结局。他们只希望打击一下俄国在东方的野心，以巩固自己在君士坦丁堡的地位。英、法摆出架势要从克里米亚半岛向俄国腹地进军，恩格斯曾分析说这是一场“假象的战争”。但对于尼古拉来说，这里交通不便，补给困难，俄国技术落后，这却又是一场“认真的战争”。
