В день штурма защитники города потеряли 12 913 чел., французы — 7576 чел., англичане — 2451 чел. и итальянцы — 40 чел. Русские войска оставили Южную сторону, предварительно взорвав за собой укрепления. Большая часть орудий была предварительно заклепана, но по 1–2 пушки на каждом бастионе вели постоянный огонь, имитируя готовность к продолжению борьбы. Подготовка к эвакуации Южной стороны велась заранее, с падением Малахова оставалось разослать диспозиции командирам частей. Войска отходили по сигнальной ракете, в городе были построены баррикады, на которых отступление прикрывали самые надежные полки — Тобольский, Волынский, Минский, Азовский и Одесский. Вывод наших войск с оборонительных позиций, в условиях, когда от противника в ряде случаев их отделяло несколько десятков шагов, был чрезвычайно сложной организационной задачей, решенной командованием и войсками. Разумеется, бездействие противника помогло этому решению.
Даже когда отступление стало очевидным, Пелисье не двинул ни одного солдата. У французов попросту не было сил, чтобы организовать преследование, у англичан — тем более, остальные попросту не принимались в расчет. Кроме того, союзники опасались минных ловушек. Утром 28 августа (9 сентября) стояла мертвая тишина, было слышно, как горят здания и корабли. Днем начались взрывы. Покидавшие город русские войска по мере отступления взорвали 35 пороховых погребов. Поджигались сохранившиеся казенные и большие частные здания, но сильный ветер быстро разнес огонь по всему городу. К сожалению, была подожжена и Морская библиотека. В огне погибло свыше 12 тыс. томов хранения, журналы и газеты, хранилище морских карт. «Город загорался во многих местах, — вспоминал один из отступавших, — ночь была темна, но ярко освещалась заревом; сильный ветер раздувал огонь, выл и плескал волнами о берег. Скоро всё слилось в одну массу пламени и дыма; треск и гром взрывов, свист огня и порыва ветра…»
Через бухту войска прошли по наплавному мосту с 19:00 27 августа (8 сентября) по 08:00 28 августа (9 сентября), отход прошел практически без потерь, но всю артиллерию, стоявшую на оборонительных позициях — 1147 стволов — пришлось оставить. У моста сходились отступавшие войска и уходившие жители города. «Было необыкновенно тесно. — Вспоминал очевидец. — Вправо от моста, на мыске, и в разных пунктах сзади, столпилось множество возов, телег, полуфурков, всевозможных экипажей. Тут же стояла и артиллерия, обреченная на уничтожение…»
Солдаты и матросы были настроены по-разному. Некоторые плакали и до конца надеялись, что это всё это — лишь военная хитрость и последует контратака на неприятеля. Кто-то был потрясен оставлением города, кто-то радовался тому, что жестоких боев больше не будет. Но паники не было. Без этого обеспечить организованный отход было бы невозможно. Мост через бухту был настолько загружен, что при движении людей погружался в воду, все подходы к нему были заполнены войсками. Движение продолжалось 6–7 часов подряд. На короткий промежуток времени движение остановилось — сильное течение бухты порвало мост. У моста дежурили моряки, быстро подводившие под его уходившие под воду участки бочки со смолой или страховавшие движение. Жертв и беспорядка не было. Несколько десятков полевых орудий вместе с зарядными ящиками были затоплены у моста, который не мог выдержать их веса. Впрочем, несколько полевых орудий всё же удалось переправить через бухту на пароходе. Фуры и повозки сжигались. Выводились люди, были эвакуированы все раненые, за исключением около 500 особо тяжелых, которых пришлось оставить с одним медиком и письменным обращением к союзникам. Оно не подействовало на цивилизованных европейцев, и многие раненые впоследствии умерли из-за недостатка еды, питья и ухода.
Кроме моста для эвакуации были задействованы пароходо-фрегаты — каждый за рейс брал по 1200–1300 чел. Одновременно они по мере возможности прикрывали огнем своей артиллерии подходы к берегу. При эвакуации войск присутствовали начальник гарнизона со штабом. За отходом наблюдал Горчаков, вместе со своим штабом он оставил город на катере после завершения отхода частей. Последним из высших начальников Севастополь покинул генерал А. П. Хрущов, после чего по его приказу мост был разведен. До последнего момента соблюдался полный порядок. Эвакуация была очевидно заметна для противника, но ей никто не мешал. Потери составили не более 100 чел., не считая оставленных раненых. На следующий день союзники передали их русским. У противника не осталось резервов для развития своего успеха, а стоявшие на позициях войска были настолько ослаблены потерями и утомлены, что могли только обороняться. Пелисье, зная о том, что на других участках атакующие были отбиты, готовился к отражению ночной атаки. Имея возможность видеть отход войск по мосту, генерал по-прежнему опасался русского контрнаступления.
«От взрывов колебалась и стонала земля, — вспоминал один из русских офицеров. — Над горящим городом стояло густое облако дыму и пыли. Кругом разносились то оглушающий треск, то глухой гул. Пламя пожара освещало длинный мост, с торопливо движущейся толпой; артиллерию, метавшую свои орудия в бухту; последние суда Черноморского флота, погребавшие себя в любимых волнах». Пламя горевшего города было столь ярким, что у моста можно было читать письма. Было затоплено шесть линейных кораблей, один фрегат, один корвет и пять бригов. Один стоявший на стапеле пароход сожжен, остальные отведены к северному берегу бухты и затоплены у берега. Корабли уходили под воду с глухим гулом.
Утром 28 августа (9 сентября) команды добровольцев взорвали укрепления берегового фронта Южной стороны. В следующий день командой с пароходо-фрегата «Владимир» был произведен взрыв Павловской батареи у входа в гавань. От трехэтажного сооружения остались обломки. Пожары в городе стали стихать только 30 августа (11 сентября), когда начался дождь. В ночь с 30 на 31 августа (с 11 на 12 сентября) «Владимир» был сожжен, предварительно с корабля были сняты орудия и боеприпасы.
1 (13) сентября Тотлебен записал в дневнике: «Севастополю держаться более было невозможно. Оба неприятельские флота давали союзникам средство выставить громадную артиллерию, с которою наша не могла соперничать… Даже враги, и те удивляются нашему упорству и искусству. Воля Господня исполнилась, и мы сделали всё, что мы обязаны исполнить в отношении к царю и отечеству. Никто не смеет требовать невозможного при превосходнейших, чем наши, средствах союзников». Горчаков докладывал императору: «Неприятелю оставил вместо города одни пылающие развалины. Правда, что вещественная потеря наша огромна. Но она во всяком случае была неизбежна; как вывести орудия и корабли? Я думаю, что она окупилась продолжительностью обороны Севастополя».
30 августа (11 сентября) 1855 г. Александр II подписал Высочайший приказ по русским армиям, в котором говорилось: «Долговременная, едва ли не беспримерная в военных летописях, оборона Севастополя обратила на себя внимание не только России, но и всей Европы. Она с самого почти начала поставила его защитников наряду с героями, наиболее прославившими наше Отечество. В течение одиннадцати месяцев гарнизон севастопольский оспаривал у сильных неприятелей каждый шаг родной, окружавшей город земли, и каждое из действий его было ознаменовано подвигами блистательнейшей храбрости. Четырехкратно возобновляемое жестокое бомбардирование, коего огонь был справедливо адским, колебало стены наших твердынь, но не могло потрясти и умалить постоянного усердия защитников их. С неодолимым мужеством, с самоотвержением, достойным воинов-христиан, они поражали врагов или гибли, не помышляя о сдаче. Но есть невозможное и для героев. 27-го сего месяца, после отбития шести отчаянных приступов, неприятель успел овладеть важным Корниловским бастионом, и главнокомандующий крымской армией, щадя драгоценную своих сподвижников кровь, которая в сем положении была бы уже без пользы проливаема, решился перейти на Северную сторону города, оставив осаждающему неприятелю одни окровавленные развалины. Скорбя душою о потере столь доблестных воинов, принесших жизнь свою в жертву Отечеству, и с благоговением покоряясь судьбам Всевышнего, коему не угодно было венчать их подвиги полным успехом, Я признаю святою для себя обязанностью изъявить и в сем случае от имени Моего и всей России живейшую признательность храброму гарнизону севастопольскому, за неутомимые труды его, за кровь пролитую им в сей, почти целый год продолжавшейся, защите сооруженных им же в немногие дни укреплений. Ныне, войдя снова в ряды армий, сии испытанные герои, служа предметом общего уважения своих товарищей, явят, без сомнения, новые примеры тех же воинских доблестей. Вместе с ними и подобно им, все наши войска, с тою же беспредельной верой в Провидение, с той же пламенной любовью ко Мне и родному нашему краю, везде и всегда будут твердо встречать врагов, посягающих на святыни наши, на честь и целость Отечества, а имя Севастополя, столь многими страданиями купившего себе бессмертную славу, и имена защитников его пребудут вечно в памяти и сердцах всех русских, совокупно с именами героев, прославившихся на полях Полтавских и Бородинских».