，拿破崙出現了。他是奉調前往一個海防部隊去的，途中正好路過革命軍部隊駐地，國民公會的特派員、拿破崙的老鄉薩利切蒂立即推薦拿破崙接替多馬爾坦的職務，擔任土倫平叛部隊的炮兵指揮官。這一任命很快就得到了巴黎軍事當局的批准。誰也沒有料到，正是這樣一個偶然的機遇，使拿破崙獲得了一個初試鋒芒的舞臺。
9月中旬，拿破崙到達土倫前線。卡爾託傲慢地接待了他。卡爾託身穿掛有金帶的軍服，大模大樣地踱著方步，對拿破崙說：“無須你來相助。不過，歡迎你來分享我的榮譽。”
拿破崙一到這裡就立即投入緊張的工作。他很快發現這裡的炮兵形同虛設，既無足夠的火炮，又無充足的彈藥，只有幾門破破爛爛的野炮和臼炮，由一名軍曹一籌莫展地看管著。
士兵們沒有起碼的素養，也沒有經過認真地訓練，他們既不會使用火炮，也不懂得如何修理。更可笑的是，他的上司卡爾託竟缺乏炮兵方面的起碼常識，對他那少得可憐的幾門炮，連射程有多遠都一無所知。面對如此狀況，拿破崙首先想方設法蒐集各種火炮。沒多久，便弄到了近百門大口徑火炮及大量的彈藥。接著，他派專人到里昂和格勒諾布林等地收集一切有用的軍械起材，並在奧利烏爾建立了一個有80名工人的軍械工廠。為了解決炮兵的機動和工事構築問題，拿破崙徵用了從尼斯到瓦朗斯和蒙彼利埃一帶的馬匹，還在馬賽安排生產了幾萬個供修築炮壘用的柳條筐。
與此同時，拿破崙還仔細地觀察了戰地，熟悉了每個區域性的地貌。最後，他提出了攻陷土倫的作戰計劃。他認為應該首先集中主要兵力，攻佔港灣西岸的馬爾格雷夫堡，奪取克爾海角，然後集中大量火炮，猛烈轟擊停泊在大、小停泊場內的英國艦隊，切斷英國艦隊與土倫守敵之間的聯絡，迫使英艦撤出港口。這樣，守敵一無退路，二無援兵，三無火力支援，法軍只需很少兵力，便可迅速攻佔土倫。拿破崙這一大膽而新穎的作戰計劃，顯示了他敏銳的洞察力和豐富的想象力。然而，由於年青和不知名，他的方案遲遲得不到批准。此後，法軍又進行過幾次圍攻，均未獲成功。法國國民公會鑑於卡爾託的無能，派出老將杜戈米埃接替了他。杜戈米埃是一個已有40年軍齡的老軍人，他頑強、勇敢，為人正直，具有正確的軍事眼光，他為拿破崙如此大膽而新穎的作戰方案驚歎不已，並很快批准了這一方案。
這時英軍似乎也認識到馬爾格雷夫堡和克爾海角的重要性，竟派出4000人登岸駐守，徵用了土倫一切人力來加強防禦。英軍揚言要把馬爾格雷夫堡變成“小直布羅陀〃。於是，一個月前還是可以輕易攻取的陣地，如今必須重兵進攻。拿破崙立即著手在小停泊場的北面構築一個炮兵陣地，準備集中火力攻打馬爾格雷夫堡。為了攻敵不備，拿破崙帶領士兵用橄欖樹枝對陣地進行了巧妙的偽裝。因此，敵人對這項工程毫無察覺。
圍攻土倫的日子終於臨近了。11月下旬，前線司令部最後批准了進攻作戰計劃。12月上旬，革命軍的最後一批援軍到達，使圍攻土倫的兵力達38000人，超過了守敵一倍以上，12月中旬，突擊部隊和炮兵都按預定計劃進入集中地域，並佔領了預先構築好的保壘，完成了最後的進攻準備。
12月14日，對土倫的總攻正式開始。法軍使用45門大口徑火炮，集中地向〃小直布羅陀〃猛烈轟擊。一排排的炮彈掠空而過，飛向聯軍陣地。〃小直布羅陀〃傾刻之間變成火海。在法軍猛烈炮火的打擊下，聯軍精心構築的防禦工事很快被摧毀。許多火炮還沒有發射一顆炮彈就被擊毀在陣地上。一些地段上的敵人，被迫放棄前沿工事，退守後面陣地。法軍用猛烈的炮火整整轟擊了兩天兩夜，直到16日晚，才真正發起衝擊。
這天晚上，電閃雷鳴，海風呼嘯，大雨滂沱，黑暗和恐怖籠罩著整個戰場。午夜1點鐘，在杜戈米埃將軍的指揮下，法軍6000人，從南北兩翼開始攻擊，直撲〃小直布羅陀“。儘管〃小直布羅陀〃受到法軍48個小時的炮擊，但在法軍進攻時，敵人仍在頑強抵抗。
整連整連的法軍在黑暗和混亂中迷失了方向。敵人猛烈的炮火使得大批法國士兵倒在血泊裡。在幾次進攻都被擊退之後，法軍許多官兵開始有些驚慌失措了，甚至產生了絕望的情緒。就在這關鍵時刻，拿破崙率領預備隊衝了上來。拿破崙身先士卒，衝鋒陷陣，他的戰馬被炮彈擊斃，他的小腿被擊傷，他仍然堅守崗位，指揮戰鬥。拿破崙命令炮兵大尉米爾隆率領一個營從一條曲折的小路盤旋上山，出敵不意地從稜堡的後門