В 1827 году Павел Степанович участвовал в Наваринском сражении, командуя батареей броненосца «Азов». В этом знаменитом бою Нахимов, будущие командующие русским флотом, а именно мичман В.А. Корнилов и гардемарин В.И. Истомин продемонстрировал свое мужество и доблесть. Поражение турецкого флота в морской битве при Наварине не только значительно ослабило турецкие военно-морские силы, но и во многом способствовало национально-освободительному движению греков и победе России в русско-турецкой войне 1828-1829 гг.
В ходе этой войны Нахимов командовал корветом «Наварин», принимал участие в блокаде Дарданелл. По возвращении в Кронштадт в 1829 году Павел Нахимов был назначен капитаном фрегата «Паллада». В 1834 году он был вновь переведен на Черноморский флот командиром броненосца «Силистрия», который по своей служебной организации, боевой выучке и маневренным характеристикам считался лучшим кораблем Черноморского флота. Главнокомандующий флотом адмирал М. П. Лазарев поставил свой флаг на «Силистрии» и поставил этот корабль в пример другим кораблям флота.
Впоследствии Нахимов командовал подразделением, дивизией и эскадрой кораблей, которые несли службу на Кавказе, не давая туркам, подстрекаемым англичанами, подрывать позиции России и расшатывать ее авторитет на Кавказе и Черноморском флоте.
Нахимов сумел раскрыть свой незаурядный талант флотоводца и стратега в Крымской войне 1853-1856 гг. Командуя эскадрой Черноморского флота, Нахимов обнаружил и блокировал главные силы противника у Синопа, а 1 декабря 1853 года разгромил турок в морском сражении при Синопе.
Во время Севастопольской обороны 1854-1855 гг. Павел Нахимов правильно оценил стратегическое значение Севастополя и правильно использовал все средства для укрепления обороны города. Будучи командиром эскадры, а с февраля 1855 года командующим Севастопольским портом и военным губернатором города, Нахимов с первых же дней оборонительной операции возглавил гарнизон героических защитников крепости, где проявил свои незаурядные способности как организатор обороны главной базы Черноморского флота как с моря, так и с суши.
Под умелым командованием Нахимова было произведено затопление нескольких деревянных парусников у входа в гавань, препятствовавших проходу турок в нее. Этот неординарный маневр чрезвычайно способствовал усилению обороны города с моря. Нахимов также отвечал за строительство передовых оборонительных укреплений и возведение дополнительных береговых батарей, которые стали основой сухопутной обороны и подготовки резервов. Он лично командовал русскими войсками в боях. Одной из отличительных черт севастопольской обороны, возглавляемой Нахимовым, была ее активность и наступательность. Широко применялись боевые вылеты отрядов солдат и матросов, контрбатарейные действия и минные атаки. Прицельный огонь береговых батарей и кораблей нанес противнику существенный урон. Под непосредственным руководством Нахимова русские солдаты и матросы превратили когда-то слабо укрепленный Севастополь в грозную и неприступную крепость, сумевшую успешно обороняться в течение этих долгих одиннадцати месяцев и отразить несколько вражеских атак.
Павел Степанович Нахимов пользовался огромным авторитетом и любовью защитников Севастополя. Попадая в самые трудные ситуации, он всегда проявлял хладнокровие под давлением и удивительное самообладание, подавая тем самым личный пример мужества и бесстрашия. Поведение адмирала и то, как он себя вел, вдохновляло всех севастопольцев на борьбу с врагом и на подвиги. Он обладал настоящим даром чувствовать, на каких участках обороны ситуация особенно критическая, и он обязательно выходил туда и сам руководил боем. 11 июля 1855 года при осмотре одной из передовых позиций обороны на Малаховом редуте Павел Сергеевич Нахимов был смертельно ранен снайпером в голову.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 3 марта 1944 года учреждены орден Нахимова двух степеней и медаль Нахимова для личного состава ВМФ. Морские училища имени великого адмирала были открыты. Его имя носил один из крейсеров советского флота. В Севастополе, который часто называют городом русской славы, в 1959 году был установлен памятник Павлу Степановичу Нахимову.
Орден Нахимова сохранился как одна из высших боевых наград в Советском Союзе, а после его распада – и в Российской Федерации.