Мирное население организовало помощь действующей армии. Так, М.С. Воронцов доложил Императору, находившемуся с конца августа под стенами Варны, что жители Одессы на свои средства заготовили сухарей из более чем восемнадцати тысяч четвертей муки. Николай Павлович поручил объявить благодарность «за ревность и стремление к пользе Отечества» не только жителям Одессы, но и гражданам Херсона, Николаева, Евпатории, Феодосии, Бориславля, Таганрога, Ростова с уездом, Тирасполя и Дубоссар. Добровольная помощь поступала и из других регионов империи. Жители города Митавы прислали М.С. Воронцову 150 рублей для нужд больницы и раненым во время кампании. Своими поступками россияне продолжали традиции взаимопомощи мирного населения и армии.

Первоначально русские осаждали крепость силами, не уступающими по численности турецкому войску; причем, как отмечает в донесении от сентября 1828 г. генерал-адъютант Головин, блокируя крепость, русские должны были отражать атаки турецкой конницы, не имея достатка в собственной кавалерии для прикрытия блокады с тыла. Ситуация осложнялась тем, что сообщение с флотом было установлено недолжным образом, а растянутое расположение отряда не позволяло оперативно контролировать ход дел. Нехватка строительного инструмента к тому же замедляла строительство нескольких редутов на самых дальних от крепости высотах в тылу блокирующихся войск — позиции, выбранной Головиным. Многочисленный турецкий гарнизон Варны ежедневно получал подкрепление людьми и продовольствием.

Блокирование крепости было завершено после прибытия под Варну гвардии. Лейб-гвардии Измайловский полк четыре недели не покидал траншеи, находясь под беспрерывным огнем неприятеля; вместе с ним находились 13-й и 14-й егерские полки. После того как с помощью осадных работ пробили путь в крепость, было решено войти через готовый пролом в ближайший к морю Северный бастион, чтобы поставить там батарею. Для этого был сформирован отряд из 110 лучших егерей и матросов и в подкрепление к ним — одна рота 13-го егерского, две роты лейб-гвардии Измайловского полка и 150 рабочих с дурами. 25 сентября, за час до рассвета, егеря и матросы под командованием лейтенанта Зайцевского вошли в пролом, охрана противника была уничтожена на месте без единого выстрела. Не встречая сопротивления, русские воины увлеклись нападением настолько, что погнались за неприятелем по всему городу.

В это время в трех разных местах были произведены из наших редутов ложные атаки, и крепостной ров очищен от засевших в его рытвинах неприятельских стрелков. Однако численность прорвавшихся русских воинов не могла им позволить удержать бастион. Для избежания напрасного кровопролития был отдан приказ отступить. Русские отступили вместе с примкнувшими к ним христианскими женщинами и детьми, с двумя захваченными в бастионе знаменами. При этом 14 орудий, найденных в бастионе, были захвачены и одно сброшено в ров. В ходе операции потери составили до 80 человек убитыми и около 300 ранеными, со стороны неприятеля — примерно 600 человек.

В приказе М.С. Воронцова отмечалось, что войска с неустрашимой храбростью атаковали бастион, но в результате нарушения первоначального плана операции была утеряна возможность воспользоваться успехом атаки: «В храбрости войск никто сомневаться не может, но никто не должен идти далее, нежели ему приказано, и данная диспозиция должна быть в точности исполнена», — так считал М.С. Воронцов.

Но, несмотря на отход, именно данная атака вселила в русские войска уверенность, что гарнизон Варны ослаблен и сломить его сопротивление будет несложно. По мнению М.С. Воронцова, эта атака имела большое психологическое значение: русские еще больше поверили в себя, а противник, напротив, стал терять уверенность в своих силах.