Строительство фортификационных сооружений на главном рубеже обороны началось с 3 июля 1941 года. К строительным работам ежедневно привлекалось около 1500–200 человек из частей гарнизона и до 2000 человек местного населения. В это же время началось строительство двух бронепоездов – «Орджоникидзе» и «Железняков».
С целью увеличения глубины обороны Военный совет флота принял решение о строительстве еще одного рубежа обороны. Была проведена рекогносцировка, и с 7 июля началось строительство второго – тылового – рубежа обороны. Его называли «рубежом прикрытия эвакуации». Этот рубеж проходил в двух-трех километрах за окраиной города: от Стрелецкой бухты через станцию Мекензиевы Горы до устья реки Бельбек. Строительные работы проводили воинские подразделения и группы из местных жителей.
В это же время командующий эскадрой Черноморского флота контр-адмирал Л. А. Владимирский и комендант береговой обороны генерал-майор П. А. Моргунов разработали наставление по использованию артиллерии кораблей для стрельбы по сухопутному противнику.
В начале сентября 1941 года штаб флота получил указание Главного морского штаба усилить северный сектор созданием третьей линии обороны. В середине сентября была проведена рекогносцировка, целью которой было определение положения передового рубежа обороны. Этот рубеж намечалось создать впереди главного рубежа на 5–7 км на удалении от города на 15–17 км. Именно этот рубеж должен был прикрывать город и порт от обстрела вражеской артиллерией. Протяженность передового рубежа составляла 46 км. Рубеж проходил от восточного форта Балаклавы через Верхний и Нижний Чоргунь, Шули, Черкез-Кермен, Дуванкой, Аранчи к устью реки Кача.
Строительство рубежа началось с 20 сентября и велось непрерывно до начала боев. Выполнить весь комплекс намеченных работ не удавалось, поэтому в первую очередь оборудовалось четыре опорных пункта на основных танкоопасных направлениях.
Срыв первого наступления немецко-фашистских войск на Севастополь
Аранчийский опорный пункт, расположенный в районе деревни Аранчи, должен был прикрывать северное направление – дорогу от Евпатории.
Дуванкойский опорный пункт был расположен в районе деревень Дуванкой и Заланкой и имел назначением прикрывать железную и шоссейную дороги из Симферополя на Севастополь и выходы в долину реки Бельбек и на Мекензиевы Горы.
Черкез-Керменский опорный пункт, расположенный в районе деревень Шули, Черкез-Кермен и хутора Мекензия, имел задачей не допустить прорыва противника к деревне Шули, в долину Кара-Ко-ба и на Мекензиевы Горы.
Чоргуньский опорный пункт, расположенный в районе деревень Верхний и Нижний Чоргунь, и высоты с Итальянским кладбищем, должен был прикрывать Ялтинское шоссе и не допустить прорыва противника к Балаклаве, в Золотую балку и к Инкерману.
В этих опорных пунктах было построено 29 артиллерийских и 92 пулеметных дота и дзота с орудиями калибром от 45 до 130 мм, окопы, землянки, противотанковые препятствия, включая противотанковый ров и противотанковые мины, установлены противопехотные мины и заложены фугасы.
На всех рубежах в лощинах и ущельях было создано 17 огневых завес, состоявших из бочек с горючей смесью и железных трубопроводов.В этих же районах были размещены 14, 15, 16-я фугасно-огнеметные роты береговой обороны.
При строительстве оборонительных рубежей были допущены определенные ошибки и просчеты. Большинство командных высот на этих рубежах были расположены на стороне противника, доты и дзоты часто не маскировались, а стояли открыто. Но свою роль в срыве попытки противника овладеть Севастополем с ходу передовой рубеж сыграл.
Удаление передового рубежа от города на 15–17 км определялось командованием береговой обороны и флота как оптимальное для поддержки ограниченного контингента обороняющихся войск огнем артиллерийских систем средних калибров береговой и корабельной артиллерии.
К 1 ноября 1941 года оборонительная система Севастополя включала тыловой, главный и передовой рубежи обороны. Тыловой рубеж в 3–6 км от города проходил от Стрелецкой бухты через станцию Мекензиевы Горы к деревне Любимовка. Его протяженность составляла 19 км, а глубина – от 300 до 600 м. На рубеже было построено 28 железобетонных артиллерийских дотов с морскими орудиями калибра 45–100 мм, 71 пулеметный дот и дзот. Были отрыты окопы, ходы сообщения, землянки, 31,5 км противотанкового рва, устроены проволочные заграждения в два ряда кольев.