Оборонявшие Севастополь войска к концу мая 1942 г. объединялись в Приморскую армию. Командовал армией генерал–майор И. Е. Петров, начальником штаба был полковник Н. И. Крылов. В состав армии входили семь стрелковых дивизий, четыре стрелковые бригады, два полка морской пехоты, два танковых батальона (38 танков Т–26) и один бронепоезд. Артиллерия состояла из семи полков дивизионной артиллерии, трех армейских артиллерийских полков, одного армейского минометного дивизиона и одного гвардейского минометного, дивизиона (М–8). Всего насчитывалось 606 орудий и 1061 миномет. Обеспеченность этих орудий и минометов боеприпасами составляла для различных калибров от 2 до 7 боекомплектов. Исключение составляли мины, которых было очень мало. Авиация Приморской армии насчитывала 53 самолета.
Периметр обороны Севастополя был разбит на четыре сектора. Первый сектор от Балаклавы до р. Черной (фронт — 7,5 км) обороняли 109–я и 388–я стрелковые дивизии. Второй сектор от р. Черной до Мекензии (фронт — 12 км) удерживали части 386–й стрелковой дивизии, 7–й и 8–й бригад морской пехоты. Третий сектор от Мекензии до р. Бельбек (фронт — 8,5 км) обороняли части 25–й стрелковой дивизии, 79–я морская стрелковая бригада, 2–й и 3–й полки морской пехоты. Оборона четвертого сектора (фронт — 6 км) возлагалась на 95–ю и 172–ю стрелковые дивизии. В резерве И. Е. Петрова находились 345–я стрелковая дивизия, один полк 308–й стрелковой дивизии, два отдельных танковых батальона и бронепоезд «Железняков».
Вытеснение советских войск из Крыма дало Манштейну известную свободу действий. Для охраны Керченского полуострова им были оставлены две пехотные, одна кавалерийская румынские дивизии, одна немецкая пехотная дивизия (все та же злосчастная 46–я пехотная) и моторизованная бригада «Гродек». После завершения «Охоты на Дроф» основные силы 22–й немецкой танковой дивизии были переброшены в Донбасс, но III батальон 204–го танкового полка дивизии остался в подчинении 11–й армии и использовался в качестве средства непосредственной поддержки пехоты. Также в операции участвовали 190–й и 249–й батальоны штурмовых орудий. Организационно назначенные для штурма соединения армии Манштейна объединялись в два армейских корпуса — LIV (22, 24, 50 и 132–я пехотные дивизии) генерала кавалерии Хансена и XXX (28–я егерская, 72–я и 170–я пехотные дивизии) генерал–лейтенанта Фреттер–Пико. На стыке немецких корпусов в штурме Севастополя участвовал румынский горный корпус в составе двух дивизий.
Если в операции по сокрушению Крымского фронта самым сильным аргументом Манштейна была 22–я танковая дивизия, то в штурме Севастополя им стала тяжелая артиллерия. К городу были подтянуты сверхтяжелые орудия: 420–мм «Гамма», 600–мм близнецы «Один» и «Тор» и 800–мм монстр «Дора». Достаточно сказать, что только расчет «Гаммы» составлял 235 человек, а «Доры» — более 4 тысяч. Всего в распоряжении LIV и XXX корпусов было 80 тяжелых и сверхтяжелых батарей, 60 легких и 24 батареи реактивных минометов. Последние объединялись в 1–й тяжелый полк реактивных минометов (21 батарея с 576 пусковыми установками калибра 280—320 мм), 70–й полк и 1–й и 4–й дивизионы реактивных пусковых установок. Самыми крупными орудиями, которые защитники Севастополя могли противопоставить штурмующим, были четыре башни с двумя 305–мм орудиями в каждой в составе 30–й и 35–й батарей береговой артиллерии. Э. фон Манштейн позднее отмечал в своих мемуарах: «В целом во Второй мировой войне немцы никогда не достигали такого массированного применения артиллерии, как в наступлении на Севастополь» (Манштейн Э. фон Указ. соч., с. 273). В Крым также вновь был возвращен VIII авиакорпус фон Рихтгоффена. В сочетании с тактикой штурмовых групп все это означало медленный, но верный взлом обороны города. Операция по захвату Севастополя получила кодовое наименование «Лов осетра» (Störfang).
Уже с 20 мая, на следующий день после завершения «Охоты на Дроф», немцы начали пристреливать позиции оборонявших Севастополь войск. 2 июня 1942 г. началась артиллерийская и авиационная подготовка, которая продолжалась целых пять дней. Немцы могли себе это позволить. Если на фронте еще со времен Первой мировой войны такая длительная артиллерийская подготовка указывала обороняющемуся точку прорыва фронта и он перебрасывал на этот участок резервы, то осажденный Севастополь такой возможностью не обладал и был вынужден под бомбами продолжать совершенствовать свою разрушаемую оборону. Основной целью тяжелых орудий немцев в этот период стала 30–я батарея (четыре 305–мм орудия). В конце мая 600–мм «Один» и «Тор» были подтянуты на расстояние 3,5 км к батарее. В первые пять дней артиллерийской подготовки они выпустили 18 снарядов. 5 июня 1942 года по форту были выпущены 7 снарядов 800–мм «Доры», но ни один из них не попал в цель.
Утром 7 июня в 4.00 началась артиллерийская подготовка немецкого наступления. Об интенсивности подготовки красноречиво свидетельствует тот факт, что только 600–мм «Один» и «Тор» выпустили 7 июня 54 снаряда. Всего на позициях 172–й стрелковой дивизии и 79–й морской стрелковой бригады разорвалось около 14,5 тыс. снарядов. Поддержка VIII авиакорпуса фон Рихтгоффена выразилась не только в ударах авиации, но и в насыщении боевых порядков пехоты зенитной артиллерией. Для поддержки наступления LIV корпуса была создана боевая группа зенитной артиллерии майора Миттлера в составе двенадцати 88–мм зениток, девяти 37–мм и тридцати 20–мм зенитных автоматов. Они участвовали в артиллерийской подготовке атаки, а затем вели огонь по ДЗОТам, ДОТам и позициям советской артиллерии.
После сильной авиационной и артиллерийской подготовки, плотно прижимаясь к огневому валу, немецкие штурмовые группы пошли в атаку. Оборону города условно делила пополам Северная бухта. Замысел немецкого командования заключался в том, чтобы сначала сокрушить оборону на северной стороне, выйти к бухте, а затем рокировать высвободившиеся соединения в южный сектор. Поэтому первым перешел в наступление LIV армейский корпус силами 132, 22, 50 и 24–й пехотных дивизий. Задачей корпуса было сокрушение советской обороны на северном берегу бухты и создание плацдарма на ее южном берегу, в тылу у первого и второго секторов обороны.
В первый день наступления противнику удалось лишь в одном месте — на стыке 3–го и 4–го секторов — вклиниться в расположение нашей обороны. Одним из главных препятствий на пути штурмующих стал артиллерийский огонь севастопольских батарей, как морских, так и сухопутных. Ценой больших потерь наступающим удалось в течение 7 и 8 июня выйти на рубеж Мекензиевых гор. На третий день наступления в бой был введен второй эшелон LIV корпуса — 24–я пехотная дивизия.
10 июня к наступлению присоединился XXX армейский корпус. В его полосе действовали танки III батальона танкового полка 22–й танковой дивизии. Они применялись небольшими группами по 3—10 машин в качестве средства непосредственной поддержки пехоты. Помимо своих танков немцы использовали на этом направлении четыре трофейных танка КВ. Однако здесь немцам к 18 июня удалось только оттеснить части первого и второго секторов на вторую линию обороны.
С началом штурма советское командование начало переброску в Севастополь морем маршевого пополнения и отдельных соединений. В ночь на 10 июня прибыл транспорт «Абхазия» в сопровождении эскадренного миноносца «Свободный». Однако наличие в Крыму VIII авиакорпуса фон Рихтгоффена делало любые попытки прорыва блокады смертельно опасными. Уже днем 10 июня и «Абхазия», и «Свободный» были потоплены.
