Детальное описание сухопутных боев в районе Севастополя не входит в задачу авторов, поскольку все боевые действия неоднократно описаны в исторической литературе, в частности в рекомендуемом труде Г. И. Ванеева. Как исследователи советского периода, так и современные, которые имеют возможность оперировать всей базой отечественных и зарубежных архивных материалов, сходятся во мнении, что, несмотря на ряд упущений советского командования, первый штурм Севастополя (30 октября – 21 ноября) удалось отразить благодаря массовому героизму его защитников, главным образом из числа моряков ЧФ. Важную роль сыграло создание 4 ноября Севастопольского оборонительного района (СОР). Вначале его возглавил командующий Приморской армией генерал-майор И. Е. Петров, а с 7 ноября вице-адмирал Ф. С. Октябрьский (Петров, остававшийся на должности командующего Приморской армией, стал его заместителем по сухопутной обороне). Это позволило не только объединить все сухопутные и морские части под единым командованием, но и в полном объеме задействовать ресурсы флота в деле обороны и снабжения своей главной базы. Не лишним оказалось и персональное закрепление ответственности за оборону Севастополя за командующим флотом, что сразу ликвидировало все «эвакуационные настроения», имевшие место у ряда моряков. 19 ноября командование войсками Крыма было расформировано (Г. И. Левченко был предан суду трибунала, осужден к 10 годам лишения свободы, но позже помилован и понижен в звании до капитана 1-го ранга), а СОР перешел в непосредственное подчинение Ставке ВГК.
Генерал И.Е. Петров. В 1943–44 гг. Черноморский флот находился в оперативном подчинении у него
Не сумев взять город атакой с ходу, противник предпринял штурм Севастополя с юго-восточного направления вдоль ялтинского шоссе. 11 ноября в районе Балаклавских высот завязались кровопролитные бои, продолжавшиеся до 21 ноября. Необходимо отметить, что даже после выхода к городу главных сил Приморской армии положение защитников оставалось довольно тяжелым, поскольку они уступали немцам не только численно, но главным образом по уровню подготовки. Кроме того, снабжение войск СОРа с Большой земли еще не было налажено, в том числе и потому, что тыловые органы Закавказского фронта не сразу получили указания на выделение Севастополю маршевых пополнений и предметов снабжения. Тем не менее немцам удалось вклиниться в оборону СОРа на 3–4 км лишь на некоторых участках. За это время наши части, поддерживаемые артиллерией и авиацией флота, неоднократно переходили в контратаки. По показанию пленных, потери противника к этому времени были исключительно большими: некоторые дивизии потеряли до 60 % своего состава, в ротах оставалось по 30–40 человек.
Корабли ЧФ огнем своих орудий активно поддерживали оборонявшихся (в течение ноября ими выполнено 54 стрельбы и выпущено 2340 снарядов калибром более 100 мм), но при этом 12 ноября немецкая авиация в Севастопольской бухте потопила крейсер «Червона Украина». Постоянное базирование крупных кораблей на Севастополь стало невозможным, они прибывали в порт с наступлением темноты, привозили подкрепления, вели артобстрел немецких позиций, а к рассвету выходили в обратный рейс в порты Кавказа. Куда более заметную роль сыграла береговая артиллерия флота, выпустившая в течение ноября более 20 тыс. снарядов. Расстрел стволов в береговой артиллерии оказался настолько большим, что с 23 ноября было разрешено использовать береговые орудия только для контрбатарейной борьбы, а по войскам противника лишь в исключительных случаях.