После подписания договора австрийская дипломатия усилила свое давление на Россию. 16 марта 1855 г. к антироссийскому константинопольскому договору присоединился и Пьемонт (Сардиния), король Виктор Иммануил и премьер-министр граф Камилло Кавур рассчитывали заручиться поддержкой французского императора в деле объединения Италии. Пьемонт направил в Крым 18-тысячный корпус. Таким образом, дипломатическое положение России чрезвычайно ухудшилось.
Тем временем в Санкт-Петербурге произошла смена на троне. 2 марта 1855 г. подавленный поражениями скончался император Николай I. Ходили даже слухи о самоубийстве. Российским императором стал сын покойного Александр II. Незадолго до кончины Николай I сместил Меншикова, поставив на его место генерала М. Д. Горчакова, который также не отличался активностью. Основные силы русской полевой армии в Крыму бездействовали, пока героические защитники Севастополя истекали кровью. Союзники продолжали наращивать свои силы. К лету 1855 г. 75-тысячному гарнизону противостояла уже 170-тысячная армия союзников. 6 июня был предпринят новый, особенно сильный штурм, отбитый с большим трудом. 24 августа была начата новая бомбардировка, а 27-го союзники вновь пошли на штурм. Теперь им удалось захватить основной узел обороны — Малахов курган, положение гарнизона стало безнадежным, и Горчаков приказал отступать из города. Так закончилась 349-дневная оборона Севастополя, падение которого 8 сентября предрешило исход войны. Солдаты уступали место дипломатам.
Попытки окончания войны дипломатическим путем предпринимались союзниками уже в 1854 г. 30 июля 1854 г. антироссийская коалиция выдвинула предварительные «четыре условия» мира: 1) Дунайские княжества Молдова и Валахия должны были перейти под общий протекторат Франции, Великобритании, Австрии, Пруссии и России и временно остаться оккупированными австрийскими войсками; 2) эти пять держав объявлялись покровительницами всех христианских подданных султана; 3) они получали также право коллективного контроля над устьем Дуная; 4) Россия должна согласиться на пересмотр Лондонской конвенции о Проливах 1841 г.
Весной 1855 г. в Вене состоялось совещание представителей России, нейтральной Австрии и членов антироссийской коалиции — Великобритании, Франции и Турции в целях уточнения условий мира. Теперь союзники потребовали в дополнение к предъявленным четырем условиям еще и разоружения Россией Севастополя, гарантии целостности Османской империи и согласия на ограничение российского военно-морского флота на Черном море. Россия в ответ согласилась только «уважать», но не «гарантировать» целостность Турции и отклоняла всякую мысль об ограничении ее суверенных прав на Черном море. Тогда министр иностранных дел Австрии Буоль предложил Великобритании и Франции принять принцип «противовеса», согласно которому три союзные державы могли бы иметь на Черном море определенное число своих кораблей и увеличивали бы его пропорционально увеличению числа российских военных судов. Однако и Наполеон III, и британский кабинет сочли это предложение совершенно неприемлемым. Таким образом, договориться о мире в Вене не удалось, война продолжалась, и в начале июня 1855 г. Венская конференция была объявлена закрытой.
Взятие после 11-месячной героической обороны Севастополя, являвшегося символом мощи России на Юге, удовлетворило тщеславие Наполеона III. Он мог считать главные цели войны достигнутыми. Дальнейшее ослабление России было выгодно лишь Великобритании, правящие круги которой во главе с Пальмерстоном настаивали на продолжении военных действий, однако воевать без Франции и ее сухопутной армии Англия не могла.
25 февраля 1856 г. в Париже открылся завершивший Крымскую войну конгресс, в котором принимали участие Россия и находившиеся в состоянии войны Великобритания, Франция, Турция и Сардиния, а также Австрия и Пруссия. Конгресс продлился чуть больше месяца. Русскую делегацию возглавлял опытный и удачливый дипломат А. Ф. Орлов (именно он подписывал Адрианопольский и Ункяр-Ис-келесийский договоры). На заседаниях ему пришлось вести борьбу в основном с англичанами и австрийцами. Французский же представитель скорее поддерживал Орлова, что объяснялось сложной игрой, которую вел тогда Наполеон III, стремившийся, похоронив «Венскую систему договоров 1815 года», занять ведущее положение в Европе. В его ближайшие планы входило укрепление отношений с Англией и Австрией, а в перспективе — постепенное сближение с Россией. Во время переговоров Орлов также умело использовал имевшиеся у него в руках козыри, добытые русскими воинами, например тот факт, что в конце 1855 г. капитулировала мощная турецкая крепость Карс. В итоге ему удалось, насколько возможно, смягчить условия мирного договора.
Союзники не выдвинули новых неприемлемых для России условий. В основу переговоров легли вышеизложенные «четыре условия» мирного договора, а также добавленное к ним после падения Севастополя требование о нейтрализации Черного моря. Подписанный на заключительном заседании 30 марта 1856 г. конгресса мирный договор предусматривал возвращение Россией Турции Карса с крепостью в Закавказье в обмен на Севастополь и другие города в Крыму, занятые союзниками. Черное море было объявлено нейтральным, России и Турции запрещалось иметь военно-морской флот и арсеналы. Провозглашалась свобода судоходства по Дунаю. Россия должна была передать княжеству Молдова устье Дуная и примыкающую к нему часть Южной Бессарабии. Отменялось право России «говорить в пользу» княжеств Молдова и Валахия, установленное еще Кючук-Кайнарджийским миром 1774 г. Гарантировалась внутренняя автономия Сербии, Молдовы и Валахии под верховной властью Османской империи. К Парижскому трактату были приложены три конвенции. Первая подтверждала Лондонскую конвенцию о Проливах 1841 г. — о запрете прохода военных судов европейских держав через Босфор и Дарданеллы. По второй устанавливались ограничения в отношении числа и водоизмещения легких военных судов России и Турции, предназначенных для несения сторожевой службы в Черном море. Третья вводила демилитаризацию Аландских островов в Балтийском море. (Демилитаризованный статус Аландов сохраняется до наших дней.)
Поражение в Крымской войне понижало авторитет Российской империи как великой державы, ослабляло ее международные позиции, существенно нарушало европейское равновесие. Россия оказалась в состоянии изоляции: в Европе ей противостояла коалиция трех держав — Англия, Франция и Австрия. Сложившаяся новая антироссийская расстановка сил получила название крымской системы.
В апреле 1856 г. новым министром иностранных дел России был назначен князь Александр Михайлович Горчаков, лицейский товарищ А. С. Пушкина. Это был уже многоопытный дипломат, побывавший на ответственных должностях в ряде европейских столиц. В его взглядах сочетались приверженность монархическим устоям и умеренно-либеральные воззрения. В основу внешней политики Горчаков поставил принцип национально-государственных интересов России. Сознавая, что страна нуждается в длительном мире, он провозгласил временный отказ от активной политики в Европе, заявив, что «Россия не сердится, она сосредоточивается». Одновременно было объявлено о прекращении прежнего сотрудничества великих держав на основе принципов Священного союза 1815 г.
Приоритетными задачами российской внешней политики теперь являлись восстановление утраченных после Крымской войны позиций на Балканах и отмена нейтрализации Черного моря. Это было необходимо для более дальней цели — изменения режима Проливов в пользу России. Среднеазиатское и дальневосточное направления внешней политики оставались второстепенными и рассматривались как вспомогательные для решения главной задачи. Реализация поставленных целей предполагала усилия по выходу из международной изоляции. По вопросу о союзниках в правящих кругах не было единодушия. Александр II склонялся в сторону Пруссии, руководствуясь в том числе и династическими соображениями, Горчаков же считал желательной союзницей Францию, ставшую к тому времени ведущей державой на континенте. Соглашение с Францией давало России надежду вбить клин в крымскую систему и добиться пересмотра Парижского договора.
19 февраля / 3 марта 1859 г в Париже был заключен тайный франко-русский договор, согласно которому Франция в обмен на благожелательный нейтралитет России в случае франко-австрийской войны обещала учитывать российские интересы в Восточном вопросе, правда формулировалось это весьма неопределенно. Результатом договора явилось франко-русское сотрудничество в сербском и черногорском вопросах, а также в деле объединения Дунайских княжеств. Сближение с Францией способствовало восстановлению престижа России в Европе и расшатыванию крымской системы. Но союз оказался непрочным. Франция по-прежнему была связана с Великобританией, которая продолжала оставаться основным соперником России. К тому же Наполеон III, имея собственные интересы на Балканах, не желал усиления там России. Окончательно союз между Россией и Францией распался в 1863 г., когда Наполеон III совместно с Англией и Австрией выступил в поддержку польских повстанцев.
Крымская война и Парижский мир никоим образом не решили Восточного вопроса, который продолжал оставаться в центре европейской дипломатии. Проблема передачи покровительства над христианскими подданными Османской империи европейским державам была, правда, разрешена фирманом султана от 18 февраля 1856 г., в котором объявлялась свобода всех христианских вероисповеданий. Процесс освобождения балканских и дунайских народов от турецкой зависимости не остановился.
В соответствии с решениями Парижского конгресса 1856 г. с 22 марта по 19 августа 1858 г. во французской столице была проведена специальная конференция представителей России, Великобритании, Франции, Австрии, Турции, Пруссии и Сардинии в целях определения статуса княжеств Молдова и Валахия, которые стремились объединиться в единое государство. В ходе этой конференции Российская империя, которую поддержала Сардиния, выступила за объединение княжеств, однако Австрия, Великобритания и Турция этому противились. Пруссия колебалась, примыкая то к одному, то к другому лагерю. За основу обсуждения был принят выдвинутый Францией компромиссный вариант, который предусматривал сохранение власти обоих князей и создание ряда общих для обоих княжеств органов управления. 19 августа участниками конференции была подписана конвенция, предусматривавшая образование «Соединенных княжеств Молдовы и Валахии» под сюзеренитетом турецкого султана при сохранении в каждом из них власти своего князя (господаря), который должен