Palmerston otti ankarasti kantaa sotaan; hän halusi laajentaa taistelua, varsinkin Itämerellä, jossa Englannin ylivoimainen merivoima saattaisi uhata Pietaria. Hänen tavoitteenaan oli vähentää pysyvästi Venäjän uhkaa Euroopalle. Ruotsi ja Preussi olivat halukkaita liittymään, ja Venäjä seisoi yksin. Ranska, joka oli lähettänyt paljon enemmän sotilaita sotaan kuin Iso-Britannia, ja joka oli kärsinyt paljon enemmän uhreja, halusi kuitenkin sodan päättyvän samoin kuin Itävalta. Maaliskuussa 1855 vanha tsaari kuoli, ja hänen jälkeensä nousi hänen poikansa Aleksander II, joka halusi tehdä rauhan. Palmerston kuitenkin piti rauhan ehtoja liian pehmeinä Venäjälle ja suostutteli Ranskan Napoleon III:n keskeyttämään rauhanneuvottelut, kunnes Sevastopol voitaisiin vallata, jolloin liittolaiset saivat vahvemman neuvotteluaseman. Syyskuussa Sevastopol lopulta antautui ja liittoutuneet saivat täydellisen hallinnan Mustanmeren alueella. Venäjä pääsi sopimukseen. 27. helmikuuta 1856 allekirjoitettiin aselepo ja kuukauden neuvottelujen jälkeen Pariisin kongressissa allekirjoitettiin sopimus.
- Mitä? Palmerstonin vaatimus demilitarisoidusta Mustasta merestä turvattiin, vaikka hänen toiveensa Krimistä palautettavaksi ottomaaneille ei ollut. Rauhansopimus allekirjoitettiin 30. maaliskuuta 1856. Huhtikuussa 1856 Palmerston nimitettiin Victorian liivarannekorkeuden ritarikunnan jäseneksi.