В 1849 г. Корнилова назначили начальником штаба Черноморского флота, а с 1851 г. он фактически возглавил флотом. В представлении Корнилова на эту должность Лазарев написал: "Контр-адмиралов у нас много, но легко ли избрать такого, который соединил в себе и познания морского дела и просвещение настоящего времени, которому без опасения можно было бы в критических обстоятельствах доверить и честь флага и честь нации?"
Он выступал за перевооружение кораблей новой артиллерией и замену парусных кораблей паровыми; участвовал в разработке нового Морского устава и наставлений, в создании Севастопольской военно-морской библиотеки. Накануне Крымской войны 1853-1856 гг. Корнилов организовал быструю переброску морем пехотных дивизии на Кавказ, которая сыграла решающую роль в отражении турецкого наступления. В самом начале Крымской войны (1853 г.), командуя отрядом паровых кораблей, Корнилов принял участие в Синопском сражении. Его вклад в победу в этом сражении отмечен орденом Св. Владимира 2-й ст., переименованием плененного турецкого парохода "Перваз-Бахри" в "Корнилов".
С сентября 1854 г. Корнилов возглавил оборону Северной стороны Севастополя, а после сражения на р. Альме, являясь начальником штаба гарнизона Севастополя, стал во главе обороны всего города. За короткий срок Корниловым была создана линия сухопутной обороны, усиленная артиллерией с командами моряков с кораблей. Сослуживцы писали, что вице-адмирал Корнилов "совокуплял в себе взаимодействие всех отраслей обороны: инженерной, морской, сухопутной и артиллерийской" и что "можно, не боясь обвинения в пристрастии, сказать, что вся беспримерная оборона Севастополя была создана Корниловым".
5 октября 1854 г. Корнилов был смертельно ранен на Малаховом кургане неприятельским ядром, раздробившим левую ногу вице-адмирала у самого живота. Офицеры подняли его на руки и положили за бруствером между орудиями. Тяжело раненный флотоводец успел отдать последний приказ-завещание: "Отстаивайте же Севастополь", после чего он потерял сознание, не испустив ни одного стона. Последними словами героя были: "Благослови, Господи, Россию и Государя, спаси Севастополь и флот".
Русская линия