Черное море находилось в руках соединенного флота Британии и Франции, поэтому по нему можно было совершенно беспрепятственно осуществлять любые перевозки. В Сухуми был высажен 50-тысячный корпус Омер-паши, который стал действовать в направлении Кутаиса. Но турки не смогли сбить немногочисленных русских войск и дальше Абхазии никуда не продвинулись. Осторожный Омер-паша побоялся «далеко» заходить в Грузию и потому не смог повлиять на судьбу Карса.
Падение Севастополя отразилось на настроении кавказских войск у осажденного Карса. Генерал от инфантерии Н.Н. Муравьев стал получать также тревожные известия не только из Абхазии. В Батуме турки стали готовиться к походам на Гурию и Ахалцыхскую крепость. Усиленно пополнялся новобранцами эрзерумский гарнизон. В самом Карее турки заметно воспрянули духом.
Муравьев, мучительно переживавший севастопольское поражение, понял, что откладывать штурм вражеской крепости больше нельзя. Но он понимал и другое: соотношение сил еще не гарантировало верность успеха приступа.
Атака крепости была назначена военным советом на 17 сентября 1855 года. Штурм намечалось одновременно вести против укреплений Шарохских и Чакмакских высот, которые господствовали над городом и его цитаделью. Высказывалась надежда, что с взятием высот падет и сама турецкая крепость.
Было решено нанести отвлекающий удар по позициям неприятеля на правом берегу Каре-чая. В этом случае резервы турок сковывались, и они не могли в своем большинстве принять участие в борьбе за шарохские высоты.
Задача виделась трудной. На крутых Шарохских высотах оборону держало девять отборных батальонов гарнизонных войск: гвардейский, шесть арабистанских и два спешенной кавалерии. Всего до 4 тысяч человек при 38 орудиях.
Основная масса осажденных находилась в укреплениях правого берега Каре-чая и за оградой собственно крепости. На левобережье реки оборонялось пять с половиной пехотных батальонов (таборов). Огневую поддержку им обеспечивали 53 орудия.
Приготовления к штурму были проделаны за два дня и завершены в ночь перед атакой крепости. Все осадные войска, назначенные для участия в приступе, согласно диспозиции, делились на четыре штурмовые колонны.
Первая колонна генерал-лейтенанта Ковалевского имела в своем составе 2850 штыков, 1440 шашек, 16 полевых орудий и 2 ракетных станка.
Второй атакующей колонной из 5800 штыков, 4 сотен кавалеристов при 20 артиллерийских орудиях начальствовал генерал-майор Майдель.
Третья штурмовая колонна генерал-майора Нирода насчитывала в своих рядах 1350 штыков, 1800 шашек и 16 полевых орудий.
Четвертая колонна в количестве 4700 штыков, 5 сотен кавалерии и 22 орудий составляла общий резерв штурмующих войск. Он был готов оказать поддержку атакующим в любом месте. Командовал колонной опытный артиллерийский начальник генерал-лейтенант Бриммер.
Была создана отдельная группа войск генерал-лейтенанта князя Гагарина. Она предназначалась для ввода в прорыв крепостной обороны и состояла из четырех с половиной батальонов пехоты при 4 полевых орудиях. Всего в ней насчитывалось 2175 штыков.
Обнадеживало то, что командование осадными войсками хорошо знало о составе сил вражеского гарнизона и его расположение. Но и неприятель чувствовал, что готовится приступ. Турки сумели по ночам скрытно от русских соорудить еще несколько полевых укреплений. Они связали между собой крепостные бастионы Тахмая-Табия и Юксек-Табия.
Русские войска выступили из лагеря к сборным пунктам около 10 часов вечера 16 сентября. Уходящим на штурм солдатам выдали на два дня сухарей. Атака была назначена на 4 часа утра. Тучи скрыли луну, поэтому войска осуществляли свои передвижения в спокойной обстановке. Выставленные на ночь турецкие дозоры обнаружили приближение противника только через 45 минут выхода его из лагеря. Тревога была поднята после первого же ружейного выстрела сторожевого охранения.
По атакующим из крепости, из траншей Шарохских высот турки открыли орудийный и ружейный огонь.
Первый успех обнадеживал: передовые роты колонны генерала Майделя взошли на Шарохские высоты и в рукопашном бою захватили часть укреплений. Когда поднялась на гору вторая линия штурмующих русских, османы очистили свой лагерь, расположенный за укреплениями.
Бойцы Грузинского пехотного полка захватили вражескую батарею и пошли в атаку на бастион Тахмас-Табия, однако им пришлось залечь, а потом и отступить, так как они попали под перекрестный огонь.
Левофланговой колонне Ковалевского ворваться на вражеские позиции не удалось. Ее командир в самом начале получил смертельное ранение. Управление боевыми линиями расстроилось. Хуже того, в предутренней темноте по какому-то недоразумению стрелки из второй линии обстреляли идущие первыми колонны Виленского пехотного полка.
Резерв князя Гагарина дружной атакой овладел люнетом Ярым и дважды под сильным огнем приступал к бастиону Юксек-Табия. Во время второй атаки этого сильного укрепления начальник колонны получил тяжелое ранение. Более того, в ходе завязавшегося боя из строя выбыло большинство старших офицеров. Турки, уловив временное замешательство в рядах штурмующих, контратаковали силою в несколько тысяч человек и вытеснили русских пехотинцев из захваченного ими люнета.
Колонна генерала Майделя сразу же повела на Шарохских высотах упорный бой. Но желаемого результата атакующим он не дал: большинство укреплений осталось в руках турок. Вскоре дважды раненного генерала заменил полковник Тархан-Моуравов. Подоспевшие из резерва два батальона Белевского полка помогли только отбить сильную контратаку турецкой пехоты. Бастионы же взять так и не удалось.
Опытный в ведении крепостной войны Муравьев, распределяя войска для штурма, выделил еще и отдельный отряд под командованием генерал-майора Базина: 2400 штыков, 2350 кавалеристов при 16 орудиях и 8 ракетных станках. Атака этого отряда оказалась самой удачной. Он смог скрытно подойти к карским укреплениям на дистанцию картечного выстрела и внезапной для осажденных штыковой атакой взять бастион Тиздель-Табия.
Отрядный командир незамедлительно выставил на захваченном бастионе артиллерийскую батарею, которая начала картечными залпами поражать турок на соседних укреплениях. Под прикрытием огня русская пехота овладела бастионами Томпсон и Зараб-Табия. Так была взята вся укрепленная линия на Чакмакских высотах.
В течение двух последующих часов с Чакмакских высот по Карской крепости велся прицельный артиллерийский огонь. Дальше продвинуться вперед колонна генерал-майора Базина, без успехов других штурмующих колонн, не могла.
Тем временем мушир Вассиф-паша и бригадир Вильяме стали действовать решительно: им требовалось любой ценой удержать господствующие над городом Шарохские высоты. Туда и была направлена почти вся масса резервной пехоты. Было снято несколько батальонов с тех участков крепостной ограды, которые не были атакованы. Мосты через Карс-чай позволили быстро осуществить такой маневр.
Муравьев, наблюдавший за ходом приступа, видел, как расстраивается общая связь в действиях штурмовых колонн. Он ввел в дело уже большую часть имевшихся резервов и взял из колонны генерала Нирода половину пехоты. Третья колонна не получила возможности подступиться к вражеским укреплениям, ввязавшись в интенсивную перестрелку с турками.