Ознакомившись с планом операции в начале декабря, командующий ЧФ вице-адмирал Ф.С. Октябрьский уже 6 декабря 1941 года подал в Ставку ВГК свой доклад, в котором возражал против того варианта плана, который разработало командование Закавказского фронта. Прежде всего адмирал указывал на сложность ледовой обстановки в Азовском море в это время года. В зависимости от направления ветра могла сложиться такая ситуация, что весь Керченский пролив будет забит торосами, и это сделает абсолютно невозможным плавание по нему любых судов. Далее Ф.С. Октябрьский предложил высадку сразу в двух крупных портах – Керчи и Феодосии. Это, по его мнению, могло обеспечить нормальное снабжение высадившихся войск. На подготовку операции командующий ЧФ потребовал не менее 15 дней [11; 72].
Окончательный вариант плана десантной операции, учитывающий требования флота, был подготовлен к 13 декабря 1941 года. Высадку десантов намечалось осуществить на широком 250-километровом фронте побережья Керченского полуострова, что должно было рассредоточить внимание и усилия обороняющегося противника. Главный удар намечалось нанести на феодосийском направлении. Здесь высаживалась 44-я армия. Десантирование и поддержку осуществляли корабли Черноморского флота. В районе Керчи, севернее и южнее города, десантировалась 51-я армия. Высадку войск армии и поддержку их действий с моря производили корабли Азовской военной флотилии и Керченской военно-морской базы (эвакуированной на Тамань, но сохранившей своё название) [11; 72-74].
Овладев Керчью, войска 51-й армии должны были развивать дальнейшее наступление на Турецкий вал и Владиславовку. 44-я армия, захватив Феодосию и обеспечив её прочную оборону, осуществляла быстрое продвижение на Ак-Монайский (Парпачский) перешеек, а частью сил наступала на Марфовку с задачей во взаимодействии с 51-й армией уничтожить группировку противника на Керченском полуострове [11; 74-75].
Подготовку операции намечалось закончить к 19 декабря, а высадку начать 21 декабря. Однако из-за событий под Севастополем (обострение обстановки, вызванное очередным немецким наступлением) начало десантной операции пришлось перенести, т.к. на защиту Севастопольского оборонительного района пришлось перебросить предназначенные для высадки в Феодосии 345-ю стрелковую дивизию и 79-ю бригаду морской пехоты. Естественно, их надо было заменить другими частями или соединениями. Кроме того, переброска войск в Севастополь отвлекла боевые и транспортные корабли, предназначавшиеся для десантной операции. В итоге высадка 51-й армии была перенесена на 26 декабря, а 44-й – на 29 декабря 1941 года [17; 181-182], [25; 24], [11; 74-75].
Непосредственно перед высадкой в состав 44-й армии входили 157, 236, 404-я стрелковые дивизии, 9-я и 63-я горнострелковые дивизии, дивизион лёгкого артполка, 1-й дивизион 239-го артполка, 547-й гаубичный артиллерийский полк, 61-й инженерный батальон [25; 24], [11; 73], [12; 44]. Командовал армией генерал-майор А.М. Первушин.
Перед началом десантной операции в 51-ю армию входили: 224, 302, 390, 396-я стрелковые дивизии, 12-я стрелковая бригада, 83-я бригада морской пехоты, батальон морской пехоты Азовской военной флотилии, 25, 265, 456, 457-й корпусные артиллерийские полки, 1-й дивизион 7-го гвардейского миномётного полка («катюши»), 7-я огнемётная рота, 75, 132, 205-й инженерные батальоны, 6-й и 54-й мотопонтонные батальоны Азовской военной флотилии [25; 24], [11; 73], [12; 44]. Армией командовал генерал-лейтенант В.Н. Львов.
Таким образом, в составе десантируемых армий было 7 стрелковых дивизий, 2 горнострелковые дивизии, 1 стрелковая бригада, 1 бригада и 1 батальон морской пехоты и значительное количество частей усиления.
Кроме того, в резерве командующего Закавказским фронтом находились 3 стрелковые дивизии (156, 398, 400-я), 1 кавалерийская дивизия (72-я) и 126-й отдельный танковый батальон. Танки последнего были приданы отдельными подразделениями десантирующимся войскам [25; 24], [11; 73].
Поддержку десантной операции с воздуха должны были осуществлять военно-воздушные силы Закавказского фронта, которые на 20 декабря насчитывали около 500 самолётов (367-й бомбардировочный полк СБ, 792-й полк пикирующих бомбардировщиков Пе-2, 9 истребительно-авиационных полков), авиация Черноморского флота, имевшая в своём составе около 200 машин, а также 2 авиадивизии дальнего действия (132-я и 134-я) [25; 25], [11; 73]. Конечно, надо иметь в виду, что не вся авиация Черноморского флота была задействована в Керченско-Феодосийской десантной операции. Как раз наоборот – как во время десантирования, так и в последующем большая её часть продолжала обеспечивать оборону Севастополя. Да и оперативно ВВС ЧФ не были подчинены командованию Закавказского (Кавказского, Крымского) фронта. Поэтому активное участие в действиях на Керченском полуострове они принимали только от случая к случаю [25; 25].