Den 21. oktober 1854 blev hun og staben på 38 kvindelige frivillige sygeplejersker, inklusive hendes oversygeplejerske Eliza Roberts og hendes tante Mai Smith, og 15 katolske nonner sendt til Det Osmanniske Rige .Nightingale ankom til Selimiye Kaserne i Scutari tidligt i november 1854. Hendes hold fandt ud af, at dårlig pleje til sårede soldater blev leveret af overanstrengt medicinsk personale i lyset af officiel ligegyldighed.Medicin var en mangelvare, hygiejnen blev forsømt, og masseinfektioner var almindelige, mange af dem dødelige.Der var ikke noget udstyr til at behandle mad til patienterne.Efter Nightingale sendte en bøn til The Times om en regeringsløsning på faciliteternes dårlige tilstand, gav den britiske regering Isambard Kingdom Brunel til opgave at designe et præfabrikeret hospital, der kunne bygges i England og sendes til Dardanellerne.Resultatet var Renkioi Hospital, et civilt anlæg, der under ledelse af Edmund Alexander Parkes havde en dødsrate på mindre end en tiendedel af Scutaris.Stephen Paget i Dictionary of National Biography hævdede, at Nightingale reducerede dødsraten fra 42% til 2%, enten ved selv at foretage forbedringer i hygiejnen eller ved at ringe til Sanitærkommissionen.For eksempel implementerede Nightingale håndvask og anden hygiejnepraksis på det krigshospital, hvor hun arbejdede.