Когда опрометчивая атака привела к тому, что англичане вновь оказались в опасном положении, Данненберг получил еще один шанс выиграть сражение. Пока жестокий бой бушевал вокруг «Укрепленной батареи», командир 4-й дивизии генерал Джордж Каткарт следил за развитием событий со своего командного пункта на горе Инкерман. Он проигнорировал приказ лорда Раглана вывести вперед свои войска и закрыть разрыв между «Укрепленной батареей» и «Барьером», поскольку был убежден, что ему удалось определить участок, где его солдаты могли быть развернуты со значительно большим эффектом.
Выбрав в качестве цели Селенгинский полк, который сосредотачивался в долине восточнее «Укрепленной батареи», Каткарт нанес удар силами шести рот пехоты — около 300 человек. Он прорвался сквозь русскую колонну, но почти сразу же столкнулся с серьезной проблемой. Оказалось, что он очень серьезно недооценил силы русской армии в долине (его солдаты уступали противнику в соотношении 10:1), а также не заметил расположенные на холмах русские пушки. Каткарт понял, что допустил ошибку, однако был убит прежде, чем успел организовать отход. Действия солдат Каткарта были хорошо видны британским войскам, расположенным на ближних высотах. Увидев, что нанесенный удар имеет успех, и противник пришел в расстройство, 20-й британский полк оставил свои позиции в районе «Укрепленной батареи» и двинулся вниз по склону на помощь своим товарищам; за ним последовали Гвардейская бригада и 95-й полк. Однако в долине они неожиданно оказались отрезанными от высот русскими войсками, да еще и под прицельным огнем русской артиллерии.
В результате этой опрометчивой атаки, которая являлась грубой ошибкой Каткарта, инициатива вновь перешла к русским. Трем русским батальонам в районе «Укрепленной батареи» теперь противостояло всего 100 британских солдат. Поражение англичан казалось неизбежным, но в тот момент, когда они начали отходить в направлении горы Инкерман, им на помощь пришли французы. Если ранее 6-й линейный и 7-й легкий полки столкнулись в пренебрежительным отношением со стороны Брауна и Каткарта, то теперь Боску двинул их вперед. Эти свежие войска ринулись на русских, сбросили их в долину и заняли высоту. Поскольку «Барьер» был удержан, то теперь положение на правом фланге стабилизировалось, а французы, воспользовавшись кратким затишьем, закрепились на позициях. Имея поддержку более 100 пушек, 16 батальонов в резерве и Горчакова, готового выступить на соединение с ним, Данненберг все еще продолжал считать, что сражение могло быть выиграно. Он направил четыре батальона Якутского полка по почтовому тракту к горе Инкерман. Пеннефазер выдвинул вперед своих стрелков, но вскоре русские передовые отряды нанесли удар по позициям на горе Инкерман. Русская колонна атаковала под прикрытием тумана и захватила три британские пушки, но затем — что стало характерной особенностью всего Инкерманского сражения — с другой стороны из тумана появился отряд зуавов, который оттеснил русских прежде, чем те успели вывести пушки из строя.
Тем не менее, ситуация постепенно становилась критической, поскольку русские войска вышли к южным склонам Инкермана. Путь им закрывал лишь один 7-й французский полк легкой пехоты. Однако контратака была отбита, французы сконцентрировались, собираясь отбросить русских от горы Инкерман. Слева 21 -й и 63-й I полки, миновав позиции с возвращенными пушками, оттеснили русских стрелков в кустарник. К тому времени русские войска очень близко подошли к позициям французов, которые вновь начали уступать натиску противника. В Однако русская атака уже выдохлась, а британские стрелки ЯЙ открыли по наступающей колонне прицельный огонь, нанося противнику серьезные потери. Тем В временем перемешавшиеся межу собой солдаты различных пол- НУ ков отразили контратаку русских у «Барьера». К 09:15 позиции на горе Инкерман были в целом в безопасности. Теперь настал момент, когда решался исход сражения. После ряда проволочек к 09:30 две 18-фунтовые пушки, которые двумя часами ранее лорд Раглан приказал снять с осадных позиций, прибыли в район горы Инкерман. Уже в 10:00 они оказали существенное влияние на ход сражения. Учитывая большую дальность стрельбы и более мощные снаряды, они вызвали существенные разрушения на позициях русской артиллерии, вынудив ее сменить расположение. Плотность огня русских пушек резко упала.
Хотя русская артиллерия и была отведена, пехота все еще продолжала упорно сражаться. 6-й полк линейной пехоты вновь оказался под ударом, и Боску был вынужден направить ему несколько батальонов подкреплений, чтобы предотвратить его окружение. Но этого было недостаточно, чтобы сдержать русское наступление. Под огнем хорошо пристрелявшихся пушек и теряя ориентацию в тумане, французы бежали так же быстро, как и до этого наступали. И вновь правый фланг и центр остались практически без защиты. Теперь Данненберг должен был принять важное решение. Он мог нанести удар вправо через Инкерманские горы и соединиться с Горчаковым. Однако, казалось, растерянность охватила его колонны, они неуверенно двигались вперед, страдая от интенсивного огня 18-фунтовых пушек. Вдохновленные вялыми действиями противника, французские зуавы возобновили атаку. Они быстро выбили селенгинцев с «Укрепленной батареи» и оттеснили их в ущелье. При поддержке англичан, которые засели в кустарнике, французы соединились с основными силами своих войск. Пока французы сражались с русскими на нескольких участках, защищавшие «Барьер» англичане начали контратаки на флангах противника, сильно беспокоя ружейным огнем артиллеристов на Казачьей горе. Около 11:00 они перестроились для наступления. С концентрацией французских войск на правом фланге и теперь находившимся в безопасности центром, все было готово для перехода союзников в наступление.
7000 солдат Пеннефазера потеряли почти треть своего состава, однако генерал был убежден, что противник разгромлен и деморализован. Он заявил лорду Раглану, что, если ему дадут подкрепления, он «отправит их ко всем чертям». Все имевшиеся в наличии британские войска уже были введены в бой, а командующий французской армией Канробер отказался наступать при столь слабой поддержке. Ситуация на русской стороне не слишком отличалась от того положения, в котором находился противник. Несмотря на пятичасовой бой и огромные потери, не удалось достичь практически никакого результата. Хотя в резерве у Данненберга все еще оставалось 16 батальонов, его пушки утратили доминирующие позиции, и он не решался вводить в бой дополнительные силы без прикрытия артиллерийского огня. В то время как вспомогательный удар Тимофеева из Севастополя на французском правом фланге был теперь в стадии реализации, не обнаруживались никакие признаки действий Горчакова, а также не поступало никаких указаний от Меншикова. Данненберг не видел другого выхода, кроме как окопаться и сдать развития событий.
Все же на одном важном участке стороны проявили инициативу. У «Барьера» продолжалось эпическое сражение. Когда были подвезены боеприпасы, и пушки Хейнса вновь начали бить по русским орудиям, британцы решили, что у них появился шанс. 49-й полк и остатки 77-го полка двинулись по направлению к Казачьей горе и, соответственно, к пушкам противника. Их численность, вероятно, была незначительной — не более 400 человек, — однако вскоре наступающих британцев поддержала соседняя артиллерия. Опасаясь потерять свои пушки, русские увезли их в тыл прежде, чем англичане получили возможность добраться до них. Примерно в 12:45 русская артиллерия начала сниматься с позиций. Около 13:00 Данненберг принял решение об общем отступлении. Без консультаций с Меншиковым он выдвинул Владимирский полк, поручив ему прикрывать отход. Его войска понесли большие потери, не добившись практически никакого результата, а он сам не получил от своего командующего ясной задачи, чего он, собственно, должен добиться. Если бы союзники организовали наступление, то, возможно, им удалось уничтожить корпус Данненберга.