Dana 21. listopada 1854., ona i osoblje od 38 medicinskih sestara dobrovoljaca, uključujući njezinu glavnu medicinsku sestru Elizu Roberts i njezinu tetu Mai Smith, te 15 katoličkih časnih sestara poslane su u Osmansko Carstvo .Nightingale je stigla u vojarnu Selimiye u Scutariju početkom studenog 1854. Njezin tim otkrio je da je preopterećeno medicinsko osoblje pružalo lošu skrb za ranjene vojnike usprkos službenoj ravnodušnosti.Nedostajalo je lijekova, higijena je bila zanemarena, a masovne infekcije bile su česte, od kojih su mnoge bile smrtonosne.Nije bilo opreme za preradu hrane za pacijente.Nakon što je Nightingale poslao molbu The Timesu za vladino rješenje za loše stanje objekata, britanska vlada je naručila Isambarda Kingdoma Brunela da dizajnira montažnu bolnicu koja bi se mogla izgraditi u Engleskoj i otpremiti u Dardanele.Rezultat je bila bolnica Renkioi, civilna ustanova koja je, pod upravom Edmunda Alexandera Parkesa, imala stopu smrtnosti manju od jedne desetine one u Scutariju.Stephen Paget u Rječniku nacionalne biografije ustvrdio je da je Nightingale smanjila stopu smrtnosti s 42% na 2%, bilo time što je sama poboljšala higijenu, bilo tako što je pozvala Sanitarnu komisiju.Primjerice, Nightingale je provodila pranje ruku i druge higijenske prakse u ratnoj bolnici u kojoj je radila.