Felső-Erdély visszafoglalását követően 1849. január 21-én Józef Bem vezérőrnagy kísérletet tett az erdélyi császári-királyi csapatok főhadiszállása és utánpótlási bázisa, Nagyszeben elfoglalására. Akkor nem járt sikerrel.

Piskinél február 9-én megverte a selmecbányai születésű báró Puchner Antal császári-királyi altábornagy főseregét, aki visszahúzódott Nagyszebenbe. Bem azonban Medgyesről serege zömével észak felé fordult, ugyanis Karl Urban alezredes ismét betört a Borgói-szorosnál. Február 27-én Besztercénél megállította Urban különítményét és Bukovinába szorította vissza. Puchner főseregével ekkor hagyta el Nagyszebent és Medgyes felé indult, hogy Bem ott maradt erőit megverje. Március 2-án a Küküllő völgyében, Kiskapusnál Czecz János táborkari ezredes összecsapott a császáriakkal. Bem délután érkezett meg, és Asszonyfalváig nyomták vissza Puchner elővédjét. Másnap a császáriak erőfölénybe kerültek, s támadásukat felújították. A magyar centrum kitartott, de a jobbszárnyat átkarolták, mire az meghátrált, ezért Bem a zömtől vont el erőket, hogy a visszavonulókat fedezze. Medgyesnél a császáriak győztek, a magyarok vesztesége legalább akkora volt, mint Piskinél – vagyis kb. 700 fő.

Bem Segesvárra hátrált. Puchner bevonult Medgyesre, ahol táborkara új tervvel állt elő: ne a Medgyes–Segesvár úton, hanem délről kerítsék be a magyar csapatokat. Minden eshetőséggel számoltak, ám kalkulációjukból csak a legfontosabb tényező, a „rebellis kalandor” maradt ki. Bem hamar rájött, mire készülnek ellene. Segesvárról rögvest útnak indult azzal, hogy „Most pedig megyünk Nagyszebenbe!” Március 9-én meglepte az alig őrzött Medgyest, ahonnan 53 óra alatt 85 kilométert tett meg, s március 11-én a délutáni órákban érkezett Nagyszeben alá a szakadatlan meneteléstől holtfáradt kilencezer honvédjével. A hadiszerencse ezúttal őt pártolta.

A várost jelentős erő védte, mintegy hatezer katona – 2350 császári és 3000 cári – nyolc ágyúval és a helyi szász nemzetőrség két zászlóalja (kb. 650 fő). Bemnek gyorsan kellett cselekednie, mielőtt a Segesvárra bevonuló Puchner felismeri szándékát. Nagycsűr felől azonnali támadást rendelt el, vele szemben Grigorij Jakovlevics Szkarjatyin orosz ezredes és Alois Pfersmann von Eichthal császári altábornagy serege állt harcrendbe, akik abban a hiszemben voltak, hogy a medgyesi győzelem után könnyű lesz a honvédeket megverni. A honvéd tüzérség hatalmas tüzet zúdított az ellenséges gyalogságra, de nem tudta megingatni. Ekkor Szkarjatyin a magyar jobbszárny átkarolására küldte a kozákokat, de rohamuk a kartácszáporban összeomlott. Bem a centrumot és jobbszárnyát utasította az előrenyomulásra, ám az ellenség gyorsabban hátrált, behúzódott a felsőváros falai közé, mielőtt elvághatták volna a várostól. Leszállt az este. Nagyszebentől délre erős lövöldözést lehetett hallani, akkor érkezett oda a város megkerülésére küldött gróf bethleni Bethlen Gergely alezredes dandára. Bem tüzéreinek parancsba adta a városfal lövetését, és 24 lövege működésének eredményeként az épületek egy része kigyulladt. Ezt látva rohamra küldte gyalogságát, és honvédjei a harmadik nekifutásra betörtek Nagyszebenbe, élükön a Piskinél tanúsított vitézségéért vörössipkával kitüntetett kolozsvári 11. honvédzászlóaljjal.

Mindent elsöprő rohamukról Szigeti Miklós százados, a kolozsvári vörössipkások század-, majd zászlóaljparancsnoka a következőket őrizte meg emlékezetében: „»Rajta, magyar! Éljen a haza!« – hangzott végig a lángoktól veresre festett sötétségben, e kiáltással az egész tömeg szuronnyal rohan előre, s megfoghatatlan sebességgel mássza meg a sáncokat, töri be a főkaput, kaszabolja le az ágyúi mellett az ellenséges tüzéreket. (…) s mindez mintegy varázsütésre történt, amint az előttünk megvilágosodott.” Véres utcai harcokat követően 22 órakor a honvédek elfoglalták Nagyszebent, és a szövetséges erőket a Vöröstoronyi-szoros felé kergették. A nagyszerű diadal révén Bem hadizsákmánya hatalmas volt, több ezer lőfegyver, nagy mennyiségű lőpor, 21–24 löveg – köztük azon ágyúk, amelyeket a császáriak vettek el Vízaknánál –, jelentős élelmiszer- és ruházati készletek.

A kortárs Kővári László is beszámolt a nagyszebeni diadalról Erdély 1848–1849-ben című munkájában: „Hat órakor tehát már csak Bem állt a síkon, ki egyenest a város alá nyomult s ostromát megkezdette. Az ágyú mennydörgött, s közben a székelység [, vagyis a gyergyószentmiklósi 14. székely határőr gyalogezred II. és III. zászlóalja] rohamokat kísértett, de a muszkák visszaverték. A bécsi légió, a 72., úgynevezett torontáli zászlóalj szintén közreműködött, s 7 órakor már megmászták a sáncokat: mire a muszkák odahagyva a külvárost, a felső város falai közé húzódtak. Bevenni, e volt a feladat... E nélkül az alsóváros megtartására se volt kilátás; s Bem fájdalommal gondolt reá, hogy ha nem sikerül, az egész nap küzdelme elveszett. Hogy a rohamot könnyebbé tegye, néhány gránátot vettetett; de a meggyúlt házak világa a magyarok sorait a muszka golyóknak még jobban kitette, a győzelem még kétesebbé vált. Azonban e válságos percben Bethlen Gergely kerülő osztályával Szeben alá érkezett, s ki nem fáradt csapatokat vegyített a csatába. A lelkes 11. zászlóalj forradalmi dalok mellett a sáncokon s külvároson át a kapuknak rontott, a fellelkesült székelyek és Márjásiak [, azaz a Mihály orosz nagyherceg, azelőtt báró Máriássy András táborszernagy nevét viselő nagyváradi 37. sorgyalogezred III. zászlóalja] utánok, új meg új rohamot kísértettek. Már 200 muszka feküdt a harctéren. A parancsnok visszavonulót fúvatott. A nagy laktanya körül az elvonulás elrendezése megkezdetett.

Képzelni lehet a roppant zavart, mit e jelenet előidézett. A város, melyet a törökök soha be nem vettek, melynek ős falai most paliszádokkal voltak erősítve, mely 4000 muszkát fizetett, csakhogy megvédelmezze: fejét vesztve futkosott, fogatott és pakolt, gyalog és szekerén, a vonulást megkezdő muszkák után futásnak indult. A nemzetőrség a piacon megdöbbenve állt, s csak a császáriak tartották még a kapukat, még mind remélve, hogy b. Puchner hátba támadni fog. Az égő házak lángjától világított rémes jelenet közepette, 10 órakor egyszerre csak mennydörögni kezd a magyarok éljen kiáltozása. Már csak egyes golyók süvöltenek: a torlaszos utcákon a honvédek fegyvere villog. A muszkák erre Szebent elhagyák, ágyúik némán futnak. A város megnéptelenedik, itt-ott elkésett menekvő siet még, s annyi futó között egyedül Benigni József, a Siebenbürger Bote szerkesztőjét éri egy Kossuth-huszár golyója, mely nemzeti viszályt szító cikkeire a végzetes pontot feltevé.

Itt álltak a győzelmesek Szeben piacán. Az ellenküzdelem középpontja, a Generalkommando székhelye, a szászok fővárosa, a Román Komité tűzhelye a magyarok kezében volt. A bosszú pohara fenekéig volt kiüríthető. A rablás, égetés, gyilkolás szörnyeinek festett honvédek kéjittason jártaták tekintetöket végig, s azzal hozzáfogtak a város fenekestől felforgatásához – gondolják némelyek. Nem, senkinek egy hajszála sem görbült meg. Kincstárak ajtai helyett szent helyekét törték fel, klastromok, zárdák ajtóit, hogy a bennek sínlett magyar foglyokat szabadítsák meg, hogy részt vegyenek a fájdalmas közörömben, mely a századok óta együtt békésen lakó nemzetek mások által felidézett romlása felett tegnap másutt, ma itt ülé torát. A barátok klastroma, s katonai laktanyából nő és férfi rabok örömkönnyekben úszó arca köszönté a szabadítókat. Itt a Köpecnél foglyul esett Pap Mihály őrnagy hosszú, ősz szakállal, láncait zörgetve keresi három honvédtiszt fiát; ott gr. Kemény Sámuel, Kolozsvár kezese, s Schopf Alajos, volt hadibiztos vezeti őket a Generalkommando és a Román Komité irományai lefoglalására. Mások a zsákmányul esett fegyver és készlettárok ajtait állják el. A családi öröm s harci vívmánydiadalérzete egymást váltogaták.

Roppant diadal. Mert amellett, hogy Szeben elvesztése a császáriak szellemére végtelen lesújtólag hatott: 21 ágyú, 1 millió puskatöltés, 6000 ágyúgolyó, 5000 apró fegyver, 150 mázsa lőpor, feles élelmiszer, ruhakészlet jutott a magyarok birtokába; s vélek az ágyúüteg, melyet Vízaknán elvesztettek volt. B. Berger alezredes s Teichert őrnagy, 14 tiszt, 115 közvitéz foglyul esett; a kórházokban 850 beteg, kik között 123 muszka sebesült maradt hátra.”

Artur Adamovics Nyepokojcsickij vezérőrnagy a honvédek erejét 10 ezer emberre és 20 lövegre taksálta, s visszaemlékezésében természetesen a cári csapatok helytállását méltatta: „Szkarjatyin ezredes (…) úgy határozott, hogy szürkületkor megkezdi a visszavonulást a városhoz. A visszavonulás a magyarok kitartó üldözése ellenére is példás rendben történt. A gyalogság többször megállt, és szuronyával az ellenségre támadt. Közben annyira besötétedett, hogy már nem lehetett látni az ellenség oszlopait, sőt a támadóláncot is csak a puskatüzek jelezték. Félő volt, hogy az előretörő ellenséget szuronyukkal bátran visszaverő oszlopaink annyira belevetik magukat a küzdelembe, hogy az ellenség elvágja őket, ezért Szkarjatyin ezredes maga vezette a szuronyrohamokat, s nem engedte, hogy katonáink túlságosan messzire merészkedjenek. Az egész idő alatt erősen szorongatott különítmény este tíz órakor érte el a vizaknai kaput.

Röviddel ezután a külvárosban több helyen láng lobbant fel, sőt hátunkban, a város túlsó oldalán a vöröstoronyi úton is, ami arra kényszerítette Szkarjatyin ezredest, hogy Vöröstorony irányába gyorsan vonuljon keresztül a városon. A különítmény parancsnoka, miután tíz gyalogosszázad fedezete mellett elindította a tüzérséget, maga egy zászlóaljjal hátvédként lemaradt, s az előretörő ellenséggel hol szuronnyal, hol kézitusában vette fel a harcot, először a városkapunál, majd az üldözés során végig keresztül a Vizakna felőli külvároson. Bem úgy döntött, hogy erre az éjszakára nem vonul be a városba, hanem táborba száll a vizaknai kapunál. A városba fosztogatni betörő kisebb bandák továbbra is nyugtalanították visszavonuló csapatainkat.”

Nagyszeben bevételéért vérrel kellett fizetni. A honvédek vesztesége 40 halott és 138 sebesült volt. A másik fél részéről az orosz adatok ismeretesek, ezek szerint 99 halottat, 105 sebesültet, valamint 35 fogságba elesett vagy eltűnt katonát vesztettek.

Előzetesen a város polgármestere 3000 forint vérdíjat tűzött ki Bem fejére, aki maga jelentkezett a jutalomért: „Nos, polgármester úr, itt vagyok, saját magam hoztam el magamat, kérem a háromezer forintot. A polgármester félájultan fizette ki a summát a fővezérnek, aki a pénzt azon melegében kiosztotta katonái között.” Ennyivel nem úszta meg Nagyszeben. Hadisarc gyanánt 100.000 ezüst forintot kellett fizetnie és 50 pár felszerelt lovat kiállítania, s az alábbi egyenruházati cikkeket elkészítenie: 3600 atilla, 5700 nadrág és ugyanannyi pár bakancs, 6000 kalap, valamint 10 ezer ing és gatya.

Annak ellenére, hogy a császáriak Segesváron, Brassóban, a Vöröstoronyi-szorosban és Gyulafehérvárott álló csapatai erőfölényben voltak, Puchner belebetegedett a vereségbe, akit március 13-án léptettek elő lovassági tábornokká és kapta meg a Mária Terézia Rend parancsnoki keresztjét. Az erdélyi császári erők feletti parancsnokságot a magyar származású kalyáni Kalliány József vezérőrnagy vette át. Vissza szándékozott foglalni Nagyszebent, de Brassóból báró Nyikolaj von Engelhardt orosz vezérőrnagy üzenetet küldött, miszerint közelednek a székelyek, és ha nem kap erősítést, feladja a várost. Kalliány ezért Nagyszeben mellett egy kisebb különítményt hagyott vissza, s Brassó felé vette útját. A Czecz parancsnoksága alatti magyar fősereg is elindult, Nagyszeben védelmére egy kisebb dandár maradt vissza. A honvédek Fenyőfalvánál szétugrasztották a császáriakat, és március 18-án megközelítették Brassót. Kalliány Feketehalomnál próbálta megállítani a magyar sereget, ám az ütközet magyar győzelemmel zárult, ugyanis Szászhermány felől megérkeztek a székelyek és Bem segélycsapatai, így a császáriak véres fejjel takarodtak vissza Brassóba. A városban összeült szövetséges haditanács nem tehetett mást, kénytelen volt parancsba adni Erdély kiürítését, csapataik március 20–21-én a Tömösi- és Törcsvári-szorosokon keresztül hátráltak Havasalföldre. Nyomukban voltak az üldöző honvédek, ráadásul a hegyekben viharos időjárás uralkodott, így a császári utóvéd teljesen felbomlott. Bem olyan híreket kapott, miszerint Szkarjatyin ismét betör Erdélybe, ezért Nagyszebenen keresztül a Vöröstoronyi-szoros felé vonult, ahonnan március 28-án kiűzte az orosz csapatokat.

Bem apó gyors hadmozdulatai révén a gyulafehérvári és a dévai vár, valamint az oláhok által ellenőrzött Érchegység kivételével felszabadította Erdély területét. E tettéért altábornaggyá léptették elő és érdemei elismerése gyanánt méltán kapta meg a magyar katonai érdemjel 2., majd 1. osztályát.