Главный удар наносился немецкими дивизиями через Перекопский перешеек, вспомогательный — румынским горным корпусом через Чонгарский мост. К 18 октября на Перекопском перешейке были сосредоточены четыре пехотные дивизии LIV армейского корпуса. Две дивизии XXX армейского корпуса, направлявшиеся к Перекопу, находились на полпути между Геническом и Перекопом; 132 немецкая дивизия в это время подходила к реке Южный Буг. Румынский горный корпус сосредоточивался к Геническу.
Советские войска в Крыму вместе с прибывшими четырьмя стрелковыми и одной кавалерийской дивизиями Приморской армии насчитывали к 18 октября в своем составе 12 стрелковых и 4 кавалерийские дивизии. Этих сил было вполне достаточно для организации прочной обороны крымских перешейков. На Черном море господствовал наш флот. Поэтому возможность высадки морского десанта противника исключалась, также маловероятна была и высадка воздушных десантов.
Однако командующий 51–й армией не сумел правильно оценить обстановку и разбросал свои силы по всему полуострову. 3 стрелковые и 2 кавалерийские дивизии он держал на охране побережья, 2 стрелковые и 1 кавалерийскую дивизии — в резерве. Для обороны перешейков были развернуты: на ишуньских позициях в одном эшелоне 4 стрелковые дивизии и на Чонгарском полуострове — 1 стрелковая дивизия. Две дивизии Приморской армии находились на марше из Севастополя к перешейкам и могли туда прибыть не ранее 23 октября.
Противник, перейдя 18 октября в наступление на ишуньские позиции, главный удар наносил двумя дивизиями на узком участке между железной дорогой и берегом Черного моря. 20 октября ему удалось прорвать ишуньские укрепления. Вместо организации контратак во фланг прорвавшемуся противнику командующий 51–й армией стремился закрыть образовавшийся прорыв и только 23 октября предпринял контратаку в лоб силами подошедших 25–й и 95–й стрелковых дивизий Приморской армии. Этой контратакой удалось задержать наступление немецких войск до 25 октября. Но с потерей удобных для обороны ишуньских позиций наши войска оказались в невыгодном положении на позициях, почти не подготовленных к обороне.
Для объединения действий войск 51–й и Приморской Отдельных армий и Черноморского флота по обороне Крыма по указанию Ставки Верховного Главнокомандования было создано командование войсками Крыма. Командующим был назначен вице-адмирал Г. И. Левченко, заместителем по сухопутным войскам — генерал — лейтенант П. И. Батов.
26 октября с подходом XXX армейского корпуса немецкие войска возобновили наступление. К этому времени все резервы обороны были израсходованы, и 28 октября противнику удалось прорвать фронт наших войск. Дивизии Приморской армии начали отходить на юг, а 276, 106, 271 и 156–я стрелковые дивизии 51–й армии, против которых наступали 5 немецких дивизий, медленно отходили в направлении на Джанкой. Не имея в составе армии подвижных частей, Э. фон Манштейн 29 октября для развития успеха создал импровизированную моторизованную группу под командованием полковника Циглера. В состав группы вошли моторизованные подразделения пехотных дивизий 11 армии — разведывательные батальоны, зенитные и противотанковые дивизионы. Это было достаточно характерным для немцев ходом, их пехотные дивизии неоднократно использовали разведывательные батальоны на бронеавтомобилях в качестве моторизованных боевых групп для захвата важных в тактическом плане объектов.
Командующий войсками Крыма 29 октября решил отвести войска Приморской и 51–й армий на слабо подготовленный тыловой оборонительный рубеж, проходивший по линии Советский — Ново — Царицыно — Саки, и закрепиться на нем. Это решение осуществить не удалось, так как 31 октября подвижный отряд противника вышел к станции Альма, а вслед за ним выдвинулись и дивизии LIV армейского корпуса.
Чтобы не допустить прорыва немецких войск к Севастополю, гарнизон которого в это время был очень слаб, было решено войска Приморской армии отвести к Севастополю, а 51–й армией прикрыть керченское направление. Вследствие того, что дороги из района Симферополя на Севастополь были уже перехвачены противником, действовавшим в степной части Крыма, войскам Приморской армии пришлось отходить через горы на Алушту и Ялту и уже отсюда по Приморскому шоссе двигаться на Севастополь.
Отход проходил в трудных условиях; наши войска вели непрерывные бои с наседавшим на них XXX армейским корпусом противника, который от Джанкоя был повернут на юг. 6 ноября передовые части Приморской армии вышли к Севастополю как раз в тот момент, когда гарнизон города, состоявший главным образом из морской пехоты, отражал на передовом рубеже атаки LIV армейского корпуса, стремившегося прорваться к городу с востока по кратчайшему направлению. Подход войск Приморской армии дал возможность отразить наступление врага.