На следующий день, 19 августа пароход «Вираго», взяв на буксир два фрегата, повел их к Петропавловску. Подойдя к Сигнальной горе и став на шпринг, они начали бомбардировку порта. Русские батареи молчали, так как противник находился вне досягаемости. Но и бомбы англичан и французов не причинили порту никакого вреда. Вскоре корабли противника отошли в Тарьинскую бухту. Причиной этого неожиданного маневра послужило самоубийство английского контр-адмирала Д. Прайса, который застрелился на своем флагманском корабле «Президент». Командование эскадрой перешло к французскому контр-адмиралу Ф. де Пуанту, но адмиральский флаг на «Президенте» продолжал развеваться до ухода эскадры от Камчатки.

20 августа англо-французская эскадра вышла из Тарьинской бухты с целью уничтожить русские корабли в Петропавловской бухте, подавить артиллерийским огнем береговые батареи и, высадив десант, занять город. Приблизившись к Петропавловской бухте, корабли противника стали на шпринг юго-западнее Сигнального мыса вне досягаемости огня русских кораблей и батареи № 3. В 9 часов английские и французские корабли открыли огонь по батареям №№ 1, 2 и 4. Восьмидесяти орудиям противника могли отвечать только 8 орудий батарей №№ 1 и 4, с батареи № 2 ядра долетали до неприятельских кораблей.

Около 11 часов батарея № 1, засыпанная снарядами противника, по приказу Завойко, прекратила огонь ввиду больших потерь в людях. Орудия на батарее были заклепаны, личный состав отошел к батарее № 4, куда в это время с фрегатов противника был направлен десант 600 человек на 15 гребных судах. Батарея № 4 успешно вела огонь по неприятельским кораблям, но с подходом десанта ее личный состав заклепал орудия и отошел на север к отряду, который располагался между второй и четвертой батареями, чтобы преградить противнику путь к городу. Англо-французские войска заняли батарею № 4, но удержаться на ней не смогли: артиллерийский огонь с фрегата «Аврора» и транспорта «Двина» вынудил их возвратиться на свои корабли.

Попытка противника высадить десант под прикрытием корвета «Эвридика» и брига «Облигадо» южнее батареи №№ 3 была также отбита огнем ее орудий.

А.П. Боголюбов. Петропавловский бой

Во время боя пароход «Вираго» пытался, прикрываясь дымом от длительной стрельбы, прорваться в гавань, но был встречен метким огнем фрегата «Аврора» и батареи №№ 2 и быстро отошел назад.

Тем временем корабли противника сосредоточили огонь всех орудий на батарее № 2, которая продолжала отвечать им. Не сумев подавить батарею, англо-французская эскадра в 18 часов прекратила бой и отошла от Петропавловского порта. Корабли противника получили различные повреждения, в основном в корпусах, и приступили к ремонту.

Русские также энергично восстанавливали разрушенные батареи №№ 1, 2 и 4. Удалось восстановить 3 орудия на батарее № 1, 2 орудия на батарее № 4, батарея № 2 была восстановлена полностью.

24 августа противник повторил нападение на Петропавловский порт. В 5.30 неприятельский пароход, взяв на буксир два фрегата, направился к городу. Один из фрегатов стал на шпринг против батареи № 3, второй фрегат и пароход — против батареи № 7 Против пяти орудий батареи № 3 действовали 30 орудий противника, против трех орудий батареи № 7. которые могли вести огонь по кораблям противника — 26 пушек фрегата и бомбические орудия парохода. Тем не менее, батареи вели бой до тех пор, пока не были выведены из строя все их орудия. Когда русские батареи были вынуждены прекратить огонь, противник направил к берегу десант двумя группами при поддержке артиллерийского огня своих кораблей. 700 человек на 25 гребных судах — в районе батареи № 7 и в районе батареи № 3 — около 200 человек на 5 судах. Высадившийся у батареи № 7 десант разделился на две группы, одна из которых должна была занять Никольскую гору — северный оплот обороны Петропавловского порта, другая обойти гору с севера со стороны озера.

Для отражения войск противника генерал B.C. Завойко собрал около 300 человек — стрелков, моряков, часть артиллеристов с батареи № 2. Никольскую гору занимал отряд в 25 человек. Англо-французский отряд, продвигавшийся к городу со стороны озера, был остановлен огнем батареи № 6 и полевого орудия. Все попытки противника уничтожить батарею потерпели неудачу, и он вынужден был отступить к Никольской горе.

Наступление основных сил десанта противника на Никольскую гору было более успешным. Пользуясь численным превосходством, они заняли северный склон горы. Направив небольшой отряд на соединение с высаженным севернее батареи № 3 десантом, они начали спуск к городу, но были встречены в штыки русскими стрелками и моряками с «Авроры» и «Двины». Десантный отряд не выдержал штыковой атаки и в беспорядке отступил, понеся большие потери. Корабли противника сняли с берега остатки десанта и отошли в Тарьинскую бухту.

За два дня боев (20 и 24 августа) союзники потеряли около 450 человек убитыми и ранеными, русские — 32 убитых и 64 раненых. На фрегате «Аврора» ядром была пробита грот-мачта, перебит такелаж, повреждено несколько пушек.

27 августа англо-французская эскадра покинула Авачинскую губу. В море она встретила шедшие в Петропавловск русские суда — шхуну «Анадырь» и судно российско-американской компании «Ситха». Шхуну союзники сожгли, а судно взяли в плен.

Уже после ухода англо-французской эскадры в Петропавловск пришли корвет «Оливуца», транспорты «Иртыш» и «Байкал», бот № 1.

Отражение нападения англо-французской эскадры на Петропавловск 18–24 августа 1854 г.

Однако противник не отказался от своих намерений и начал подготовку к кампании 1855 г. — для овладения Петропавловском была выделена эскадра в 56 вымпелов. Англичане и французы предполагали в мае 1855 г взять реванш за позорные неудачи 1854 г.

Ожидая появления противника следующим летом, гарнизон города принялся укреплять береговую оборону, однако в марте 1855 г. последовало приказание оставить Петропавловск. В апреле 1855 г. в сложной ледовой обстановке фрегат «Аврора», корвет «Оливуца», транспорты «Двина», «Иртыш», «Байкал» и два бота вывезли из Петропавловска весь гарнизон и жителей (1413 человек) вместе с артиллерией. Когда спустя полтора месяца англо-французская эскадра появилась у Петропавловска, она нашла здесь лишь разрушенные укрепления.

На рассвете 8 мая отряд английских судов в составе 40-пуш. фрегата «Сибилл», 17-пуш. винтового корвета «Хорнет» и 12-пуш брига «Биттерн» под флагом коммодора Эллиота подошел к Де-Кастри. «Аврора», «Оливуца» и «Двина» стали по диспозиции, приготовившись к бою. Посланный на разведку винтовой корвет «Хорнет» обменялся несколькими выстрелами с корветом «Оливуца», после чего донес коммодору о составе русской эскадры. Не рискуя вступать в бой, Эллиот отправил «Хорнет» в Хакодате за подкреплением, а сам остался в Татарском проливе для наблюдения, считая русские суда заблокированными.