Пока велись переговоры, Франция начала кампанию против дея Алжира -еще одного вассала султана — и поэтому стала поддерживать позицию греков. 6 июля 1827 года представители трех государств подписали Лондонскую конвенцию, предусматривавшую создание объединенной морской оперативной группы, которой поручалось принудить турок к перемирию. Первоначально эта группа должна была состоять только из кораблей британского Королевского флота и находиться под командованием адмирала Эдуарда Кодрингтона. Подразумевалось, что к ней позднее в том же году предстояло присоединиться русской и французской эскадрам.

29 августа Османская империя официально отвергла предложения о перемирии, содержащиеся в Лондонской конвенции. Греки же приняли их 2 сентября, давая тем самым британскому флоту повод вплотную заняться принуждением турок к его подписанию. Проблема состояла в том, что, хотя греческое правительство и согласилось на перемирие, оно фактически не контролировало действия полевых командиров повстанцев, которые уже привыкли игнорировать зачастую невыполнимые и противоречивые инструкции, приходившие из Нафплиона.В результате генерал Ричард Чёрч продолжил осаждать Патры уже после того, как перемирие было подписано, а капитан Фрэнк Гастингс с паровой канонерской лодкой «Катерия» и небольшой эскадрой военных кораблей продолжил совершать набеги на турецкие коммуникации. Кодрингтон попытался заставить этих офицеров (оба были англичанами) прекратить свои нападения, но не преуспел в этом. 29 сентября «Катерия» потопила в районе Патр девять османских военных кораблей, вынудив Ибрагим-пашу 2 октября направить эскадры к северу от Наварина. 4 октября эти корабли встретил флот Кодрингтона, после чего они повернули обратно.

С этого момента адмирал Кодрингтон, известный своим сочувствием к эллинофилам, начал постепенно отходить от полученных им инструкций и склоняться к открытой конфронтации с турками. Эскалация конфликта еще больше ускорилось 13 октября, когда подошли русская и французская эскадры. У Кодрингтона сложились хорошие отношения с русским адмиралом Логином Гейденом, приказы которого поощрили его действовать более агрессивно.Ситуация достигла кульминации в середине октября. Приближалась зима, и ветры у греческого побережья становились все более неустойчивыми, поэтому адмиралы союзного флота начали беспокоиться, что их корабли могут быть отнесены от побережья, и у османского флота появится возможность бежать. Адмиралы — Кодрингтон, де Риньи и Гейден — согласовали смелый план, который предполагал, что объединенный флот войдет в безопасную гавань, где уже стояли корабли противника. Позднее Кодрингтон утверждал, что, предпринимая этот маневр, он надеялся принудить противника к капитуляции.

20 октября приблизительно в 13:30 флот союзников развернулся в боевые порядки у греческого побережья. Погода в этот день выдалась хорошая: небо было ясным, дут устойчивый юго-восточный ветер, гнавший корабли прямо в устье Наваринского залива. Союзный флот был выстроен в две колонны. В той, что находилась ближе к берегу впереди стояли британские корабли, а за ними — французские. Русские корабли сформировали вторую колонну, расположенную несколько левее и сзади французских кораблей. На всех кораблях экипажи были приведены в боевую готовность, однако орудийные порты оставались полузакрытыми: таким образом противнику давали понять, что флот не собирается начинать бой.Примерно в 14:00 три британских линейных корабля вошли в залив и, не произведя ни единого выстрела, стали на якорь в восточной части залива напротив османского флагмана. Ибрагим-паша послал шлюпку с требованием, чтобы корабли ушли, поскольку он «не давал им разрешения становиться на якорь». Несколько минут над заливом стояла напряженная тишина, которую нарушили звуки турецких труб, призывавших команды занять свои места для боя.


Первые выстрелы в сражении были сделаны у входа в залив, где британский корабль «Дартмут» наблюдал за флотилией турецких брандеров. Увидев, что один из брандеров готовится отплыть, англичане подошли к нему, но их обстреляли моряки с соседнего турецкого корабля. В этот момент морские пехотинцы с французского флагмана «Сирена», который как раз входил в залив, открыли огонь в поддержку «Дартмута». Тогда османский фрегат выстрелил из пушки по «Сирене», и через несколько минут открыли огонь уже почти все османские корабли и береговые батареи.В тот момент, когда началось сражение французские корабли все еще не вышли на исходные позиции, а русские корабли вообще только входили в залив. «Азов» успел миновать расположенные по обеим сторонам устья турецкие береговые батареи, но остальные суда русской эскадры подверглись сильному огню турецких пушек.Сражение изначально могло быть только статичным, поскольку пространство для маневра отсутствовало. Французские и британские корабли быстро заняли свои позиции и бросили якоря, разворачиваясь бортами для залпа по кораблям противника.Сначала возникло впечатление, что турки не в состоянии дать адекватный ответ — в считанные минуты два фрегата, попавшие под бортовые залпы «Альбиона» и «Сципиона», взорвались, однако после того, как начальный шок прошел, превосходящая численность турецких кораблей дала себя знать. «Азия» оказалась под концентрированным огнем двух османских тяжелых фрегатов, а корабли, занимавшиеся подавлением береговых батарей, оказались окружены судами противника.

На этом этапе сражения, когда, по-видимому, и решался его исход, на свои позиции начали выходить русские корабли. Русские фрегаты «Кастор» и «Константин» двинулись на помощь британскому и французскому фрегатам «Толбот» и «Армида», которые сражались под сильным огнем противника, в то время как «Азов» шел на выручку британскому линейному кораблю «Альбион», находившемуся в северной части британской колонны. Именно этот бой, как оказалось, и стал самым жестоким и наиболее важным столкновением за все сражение.Примерно в 15:00 «Азов» занял позицию за «Альбионом». В густом дыму, окутывавшем корабли, четырем османским фрегатам удалось пройти между «Альбионом» и «Азовом». В течение следующего получаса командам «Азова» и «Альбиона» пришлось противостоять сразу 10 османским кораблям, обстреливавших их со всех сторон. Свой огонь оба линейных корабля сконцентрировали на османском тяжелом фрегате «Леоне», в 15:30 они снесли ему мачты, принудив выйти из боя.

Однако поврежденный корабль немедленно сменил другой тяжелый фрегат, и бой продолжился. В 16:00 один из тяжелых фрегатов, стоящих перед «Азовом», взорвался, вражеская линия распалась. В возникшем беспорядке турецкие корабли дрейфовали очень близко к «Азову», который воспользовался этим и, открыв огонь с обоих бортов практически в упор, потопил два фрегата и корвет.Помощь двум линейным кораблям пришла в 16:30, когда французский линейный корабль «Бреслау» вошел в промежуток между «Альбионом» и «Азовом» и окончательно склонил чашу весов в пользу союзного флота. Эти три линейных корабля действовали согласованно, сосредотачивая по очереди огонь на кораблях противника, и буквально сокрушая их производимыми одновременно тремя мощнейшими бортовыми залпами. Бой бушевал до 17:30. За это время «Азов» получил 153 попадания ядер турецких тяжелых пушек, причем несколько поразили его корпус ниже ватерлинии, а еще одно снесло бизань-мачту.

Все три османских линейных корабля были уничтожены примерно в 16:00, после чего ситуация резко изменилась в пользу союзников. За эти два часа корабли союзного флота методично атаковали и уничтожали более легкие османские корабли, из которых лишь несколько остались без повреждений. Многие турецкие экипажи решили поджечь свои корабли и плыть к берегу, вместо того, чтобы погибнуть в этом бесперспективном бою. Кодрингтон дважды предпринимал попытку объявить перемирие, понимая, что он слишком сильно превысил имевшиеся у него полномочия, но на его сигналы не обратили внимания, и уничтожение османского флота продолжилось. Вечером, когда дым рассеялся, адмиралы направили послание Ибрагим-паше, сообщая, что если какая-либо из его береговых батарей откроет огонь по кораблям союзников, то это будет означать объявление войны Османской империей. Хотя угрожать подобным образом ни один из адмиралов не имел полномочий, необходимый эффект все же был достигнут.В следующие дни известие об уничтожении османского флота было с ликованием встречено по всей Греции. Во всех городах звонили колокола, жители выходили на улицы, где разворачивались народные празднования. Хотя ситуация на суше все еще оставалась очень серьезной, греки вновь получили надежду на победу.