Ba tàu hạng hai của Nga (84 khẩu pháo) do lãnh đạo Nakhimov đến Sinop vào ngày 23 tháng 11 để khám phá hạm đội Thổ Nhĩ Kỳ tại cảng dưới sự bảo vệ của các pháo đài trên bờ được tăng cường bởi các khẩu pháo. Năm tàu ​​Nga dưới sự chỉ huy của Phó Tổng thống Fyodor Novosilsky (bao gồm ba tàu hạng nhất 120 khẩu pháo) đã gia nhập Nakhimov vào ngày 28 tháng 11. 

Đô đốc Nakhimov quyết định với các sĩ quan của mình rằng họ sẽ tấn công hạm đội Ottoman được che chở tại Sinop.[6] Được tăng cường bởi phi đội Phó Đô đốc Fyodor, Nakhimov củng cố hơn 700 khẩu pháo trong sáu tàu của tuyến, hai tàu khu trục và ba tàu chở vũ khí. Các lực lượng Ottoman bao gồm bảy tàu khu trục, ba tàu hộ tống và hai tàu chở vũ trang. Người Nga dự định triển khai tàu của họ trong hai cột sẽ tiến tới phạm vi gần của các tàu địch trước khi thả neo và mở lửa. Dưới quyền chỉ huy của Nakhimov, con tàu có 84 súng Imperatritsa, Maria là người đầu tiên tham gia khi cô bắn vào súng Ottoman Auni Allah có khẩu hiệu 44.

Vào ngày 30 tháng 11, phi đội Nga tiến vào cảng từ phía tây bắc trong một hình tam giác. Nakhimov điều động hạm đội của mình để các tàu Ottoman nằm giữa các tàu Nga và phòng thủ cảng của Sinop, che chắn lực lượng của chính mình và vạch trần quân Ottoman với ngọn lửa thân thiện. Nakhimov cách nhau thiết giáp hạm một cách đồng đều trong hai hàng, bao phủ toàn bộ bến cảng bằng những cánh đồng lửa đan xen. Những tay súng Nga bắt đầu đạt được số điểm trên tất cả các mục tiêu của Ottoman. Các khẩu pháo do súng của Nga bắn ngay lập tức đặt các tàu Ottoman lên lửa. Những thủy thủ hoảng sợ tìm thấy những nỗ lực chữa cháy khó khăn giữa đám cháy liên tục và gần như mảnh đạn không đổi. Sau khoảng 30 phút chiến đấu, tàu khu trục Ottoman bị bắn đầy lỗ và bị mắc cạn khi dây cáp của cô bị cắt. Imperatritsa Maria sau đó tấn công tàu khu trục có súng Fazli Allah 44, bắt lửa vào căn cứ. Trong khi đó, các tàu chiến khác của Nga tham gia vào Nizamie và Damiad, đã bị mắc cạn. Tàu khu trục Ottoman Navek Bakhri đã nổ tung và chìm cùng với tàu hộ tống Guli Sephid.

Chỉ có một chiếc tàu Ottoman, chiếc máy bay Taif 12 đã trốn thoát khỏi trận chiến trong khi tất cả những người khác bị chìm hoặc cố ý chạy vào bờ để ngăn chặn việc đánh chìm. Cô chạy trốn đến Constantinople và đến vào ngày 2 tháng 12, thông báo cho chính phủ Ottoman về thất bại tại Sinop. Một khi hạm đội của đối phương đã bị phá hủy, người Nga đã dùng pin Ottoman và phá hủy chúng. Trong thời gian chiến đấu 37 người Nga đã thiệt mạng và 229 người bị thương, ít nhất ba trong số các tàu bị hư hại. Lực lượng Ottoman mất khoảng 3.000 người thiệt mạng, 150 người bị bắt làm tù nhân và lãnh đạo Osman Pasha của họ bị bắt.