После возвращения кандидатуру Нахимова намечали для Гвардейского экипажа. Но лейтенант стремился служить на море. По просьбе Лазарева его назначили на корабль «Азов». Нахимов участвовал в достройке корабля и перешел на нем из Архангельска в Кронштадт, где экипаж продолжал работы и сделал «Азов» образцовым кораблем. Летом 1827 года он отправился на Средиземное море и участвовал в Наваринском сражении. «Азов» действовал в самой гуще боя. Нахимов командовал батареей на баке. Из 34 его подчиненных 6 были убиты и 17 ранены. Лейтенант по счастливой случайности не пострадал. За участие в сражении 14 декабря П.С. Нахимова произвели в капитан?лейтенанты, а 16 декабря — удостоили ордена Святого Георгия 4?й степени. 15 августа 1828 года он принял трофейный корвет, переименованный в «Наварин», и тоже сделал его образцовым. На нем моряк участвовал в блокаде Дарданелл и 13 марта 1829 года с эскадрой М.П. Лазарева вернулся в Кронштадт, был награжден орденом Святой Анны 2?й степени. Когда в мае 1830 г. эскадра вернулась в Кронштадт, контр?адмирал Лазарев в аттестации командира «Наварина» записал: «Отличный и совершенно знающий свое дело морской капитан».
31 декабря 1831 года Нахимова назначили командиром фрегата «Паллада». Он наблюдал за постройкой, внося усовершенствования, пока фрегат, вошедший в строй в мае 1833 года, не стал показательным. 17 августа, в плохую видимость, моряк заметил Дагерортский маяк, дал сигнал, что эскадра идет к опасности, и спас большинство кораблей от гибели.
М.П. Лазарев в 1834 году стал Главным командиром Черноморского флота и портов. К себе он вызывал тех моряков, с которыми ходил в плавания и сражения. Черноморцем стал и П.С. Нахимов. 24 января 1834 года капитан?лейтенанта назначили командовать строящимся линейным кораблем «Силистрия» и перевели в 41?й экипаж Черноморского флота; 30 августа его за отличие в службе произвели в капитаны 2?го ранга. В 1834–1836 годах Нахимов занимался постройкой «Силистрии». Вскоре корабль стал примером для других. 6 декабря 1837 года появился приказ о производстве командира корабля «Силистрия» в капитаны 1?го ранга. 22 сентября за отличное усердие и ревностную службу его наградили орденом Святой Анны 2?й степени, украшенной императорской короной.
Усердная служба сказалась на здоровье, 23 марта 1838 года П.С. Нахимова уволили в отпуск за границу на лечение. Несколько месяцев он провел в Германии, но врачи не помогли. Летом 1839 года моряк по совету Лазарева вернулся в Севастополь и чувствовал себя хуже, чем до отъезда. Тем не менее Нахимов продолжал службу на море. Он участвовал в высадках десанта при Туапсе и Псезуапе, в 1840–1841 годах крейсировал в море и руководил постановкой мертвых якорей в Цемесской бухте. 18 апреля 1842 года за отлично?усердную службу П.С. Нахимова наградили орденом Святого Владимира 3?й степени.
13 сентября 1845 года, за отличие в службе, П.С. Нахимова удостоили чина контр?адмирала и назначили командовать 1?й бригадой 4?й флотской дивизии. Один год он стоял во главе отряда судов, крейсирующих у берегов Кавказа, другой — выступал в роли сначала младшего, а затем и старшего флагмана практической эскадры, выходившей в море для обучения команд. Опытный моряк добивался повышения морской выучки экипажей и поощрял инициативу. В 1849–1852 году он сделал свои замечания к «Правилам, принятым на образцовом артиллерийском корабле „Екселент“ для обучения нижних чинов артиллерии», к изданному в 1849 году своду морских сигналов и к новому «Морскому уставу».
30 марта 1852 года П.С. Нахимов был назначен командующим 5?й флотской дивизией. 25 апреля его определили командовать практической эскадрой. За время кампании эскадра сделала несколько рейсов для перевозки войск и занималась эволюциями в Черном море. 2 октября моряка произвели в вице?адмиралы с утверждением начальником дивизии.
В.А. Корнилов 1 февраля 1853 года писал в аттестационном списке вице?адмирала: «Отличный военно?морской офицер и отлично знает детали отделки и снабжения судов; может командовать отдельною эскадрою в военное время». Эту характеристику П.С. Нахимову довелось оправдать в том же году. В мае—июне три недели плавания Нахимов успешно использовал для обучения команд, и 10 июня Корнилов, посетивший эскадру, был убежден в ее хорошей морской и боевой подготовке. В сентябре, чтобы ликвидировать угрозу с юга, где у границ России накапливались турецкие войска, Нахимов перевез на Кавказ 13?ю пехотную дивизию из Крыма, после чего был направлен в крейсерство у берегов Анатолии. Здесь он встретил начало войны, а 18 ноября нанес поражение турецкой эскадре в Синопе.