С выходом наших войск на подступы к Севастополю эвакуация вражеских войск продолжалась нарастающими темпами. В создавшейся обстановке не могло быть и речи о планомерной эвакуации войск 17-й армии без организации прочной обороны Севастополя. Вот почему немецко-фашистское командование придавало весьма важное значение удержанию Севастополя. Прочной обороной на подступах к городу и в самом городе оно стремилось в ходе оборонительных боев сковать значительные силы советских войск, нанести им потери и обеспечить эвакуацию остатков своих войск морским путем.

Для обороны Севастополя противник подготовил три оборонительных рубежа, каждый из которых состоял из двух — трех траншей, отсечных позиций и большого количества сооружений из земли и камня. Первый оборонительный рубеж был оборудован в 7—10 км от города и проходил по высотам 76,9, 192,0, 256,2 и горе Сахарная Головка, восточным скатам Сапун-Горы и безымянным высотам западнее Балаклавы. Передний край второго оборонительного рубежа находился в трех (на юге), шести (на севере) километрах от города, а третий рубеж проходил по восточной и южной окраинам Севастополя. Оборудование этих рубежей велось с начала 1944 г. Немецкое командование прилагало огромные усилия, чтобы восстановить оборонительные рубежи Севастопольского укрепленного района, созданные в свое время Советской Армией. Противник не внес существенных изменений в расположение основных позиций и узлов обороны. Ему удалось восстановить только часть старых дотов и кзотов [Кзот — каменно-земляная огневая точка.]. Большое внимание немецко-фашистское командование уделяло организации системы огня с полевых фортификационных сооружений. Наиболее сильным узлом сопротивления в Севастопольском укрепленном районе противника являлась господствующая над восточными подступами к городу Сапун-Гора. На ней было сооружено шесть ярусов траншей, прикрытых противотанковыми и противопехотными минными полями и обнесенных тремя — пятью рядами проволочных заграждений.

Район Севастополя обороняли соединения 49-го и 5-го армейских корпусов 17-й армии врага в составе восьми дивизий (в том числе трех румынских), сведенных в боевые группы.

Всего на севастопольском плацдарме противник имел свыше 72 тыс. солдат и более 2000 орудий и минометов, а на севастопольских укрепленных позициях в первой линии находилось до 55 тыс. человек. При общей длине внешнего обвода обороны противника до 29 км такое количество позволяло создать плотность до 2000 человек и 65 орудий и минометов на 1 км фронта.

Войска 4-го Украинского фронта в период с 15 апреля по 5 мая вели усиленную подготовку к штурму Севастопольского укрепленного района. К началу наступления была вскрыта группировка противника, тщательно изучена его система обороны. Благодаря всесторонней разведке системы вражеской обороны советское командование смогло принять правильное решение относительно определения направления главного удара.

В это же время было значительно улучшено базирование Черноморского флота и авиации. Перебазирование торпедных катеров в порты и авиации на аэродромы Крымского полуострова значительно приблизило их к району боевых действий и позволило более эффективно использовать по осуществлению блокады Севастополя.

Согласно плану операции 4-го Украинского фронта разгром противника под Севастополем должен был осуществляться наступлением войск фронта с севера, северо-востока и юго-востока.

Главный удар фронта планировалось нанести левым флангом 51-й армии и Приморской армией на участке Сапун-Гора, берег моря в направлении на Севастополь и Омегу. На этом же направлении предполагалось использовать и 19-й танковый корпус с задачей: выдвинувшись в район Камышевой бухты, отрезать противника от бухт и пристаней западнее Севастополя.

Действия войск ударной группировки фронта планировалось поддержать основными силами 8-й воздушной армии. Кроме того, на авиацию фронта возлагалась задача не допустить организованной эвакуации немецко-фашистских войск из Крыма морским путем.

Войска 2-й гвардейской армии и правого фланга 51-й армии должны были нанести второй удар и овладеть северной и северо-восточной частью Севастополя.

Наступление предполагалось начать на участке 2-й гвардейской армии 5 мая. Войска этой армии должны были отвлечь внимание противника от направления главного удара; на 7 мая намечался переход в наступление главной ударной группировки фронта.

Сравнительно небольшая протяженность внешнего обвода, к которому вышли войска 4-го Украинского фронта, и наличие прочной, глубоко эшелонированной обороны противника предопределили участки прорыва и характер построения боевых порядков наступавших войск.

2-я гвардейская армия, наносившая главный удар своим центром, имела все корпуса в первом эшелоне и наступала на фронте протяжением в 12 км. При этом 13-й гвардейский стрелковый корпус, находившийся на центральном направлении, должен был прорвать оборону противника на фронте в 3 км. Корпус имел в первом эшелоне две дивизии и одну дивизию во втором эшелоне.

Левофланговый 55-й корпус наступал на фронте в 4 км и также имел двухэшелонное построение.

На направлении главного удара армии в составе стрелковых батальонов первой линии действовали специально подготовленные штурмовые группы по количеству предполагаемых в полосе наступления батальона дотов и дзотов.

51-я армия, наносившая главный удар своим левым флангом, имела общий фронт наступления 17 км. Оперативное построение армии было двухэшелонным. При этом 63-й стрелковый корпус, наступавший на направлении главного удара, прорывал вражескую оборону на 3,5-километровом участке фронта.

Приморская армия имела полосу наступления общим протяжением по фронту 7 км. Оперативное построение армии было одноэшелонным. Стрелковые корпуса (за исключением 11-го гвардейского стрелкового корпуса) строились в два эшелона. Все стрелковые дивизии первых эшелонов также были построены в два эшелона. Дивизии наступали на фронте 700—1200 м.