Подготовка экспедиционного корпуса для отправки в Крым закончилась 25 апреля. В начале мая корпус под командованием генерала Альфонсо Ла Марморы высадился в Крыму. Он насчитывал около 18 тыс. человек (из них 3 тысячи вскоре заболели холерой). Этот корпус участвовал всего в одной битве (16 августа на Черной речке), где потерял около 200 человек. В основном он играл вспомогательную роль, оказывая содействие французской армии. После окончания войны правящие круги Сардинии и представители официальной историографии утверждали, что участие Сардинии в Крымской войне явилось «гениальным актом» Кавура, предвидевшего, что этот факт будет иметь большое значение для судеб Италии. Однако в действительности Кавур проявил длительные колебания перед тем, как решился участвовать в Крымской войне, хотя и не отдавал себе отчета в интригах Наполеона III и в двойной игре Австрии. Впоследствии Кавур признавал, что принять участие в войне Сардинию «вынудила злосчастная политическая конъюнктура».
Результаты войны и особенно условия созыва мирного конгресса, открывшегося в Париже 25 февраля 1856 г., вызвали разочарование Кавура и правящих кругов Сардинского королевства. Вначале Кавур даже отказался поехать на конгресс, пытаясь переложить эту неприятную миссию на д'Адзелио. Австрия возражала против допуска на конгресс представителя Сардинии на равных правах с другими представителями. После настояний Англии и Франции эта дискриминация по отношению к государству, участвовавшему в войне, была снята.
30 марта 1856 г. был подписан мирный договор. Кавур полагал, что в качестве компенсации за участие Сардинского королевства в войне Парижский конгресс рассмотрит итальянский вопрос. Однако в мирном договоре об итальянских государствах не говорилось ни слова. После многих хлопот и закулисных переговоров Кавур добился, что на одном из заседаний конгресса итальянский вопрос был поставлен, однако никаких решений не было принято. Представители Англии и Франции резко осудили политическое положение в Папском государстве и Королевстве Обеих Сицилии.