21. lokakuuta 1854 hänet ja 38 vapaaehtoisen sairaanhoitajan henkilökuntaa, mukaan lukien hänen päähoitajansa Eliza Roberts ja tätinsä Mai Smith, sekä 15 katolista nunnaa lähetettiin Ottomaanien valtakuntaan .Nightingale saapui Selimiyen kasarmiin Scutarissa marraskuun 1854 alussa. Hänen tiiminsä havaitsi, että ylityöllistetty lääkintähenkilöstö toimi huonosti haavoittuneiden sotilaiden hoidossa virallisen välinpitämättömyyden edessä.Lääkkeistä oli pulaa, hygieniaa laiminlyötiin ja massainfektiot olivat yleisiä, joista monet olivat kuolemaan johtavia.Potilaiden ruoan käsittelyyn ei ollut laitteita.Kun Nightingale lähetti The Timesille hallituksen ratkaisun tilojen huonoon kuntoon, Britannian hallitus tilasi Isambard Kingdom Brunelin suunnittelemaan esivalmistetun sairaalan, joka voitaisiin rakentaa Englantiin ja toimittaa Dardanelleille.Tuloksena oli Renkioin sairaala, siviililaitos, jonka kuolleisuus Edmund Alexander Parkesin johdolla oli alle kymmenesosa Scutarin kuolleisuudesta.Stephen Paget sanoi Dictionary of National Biography -julkaisussa, että Nightingale vähensi kuolleisuutta 42 prosentista 2 prosenttiin joko tekemällä parannuksia hygieniaan tai kutsumalla Sanitary Commissionin.Esimerkiksi Nightingale toteutti käsienpesua ja muita hygieniakäytäntöjä sotasairaalassa, jossa hän työskenteli.