Для обеспечения боевых действий войск Севастопольского оборонительного района из состава авиации Черноморского флота была выделена 3–я особая авиационная группа в составе около 100 самолетов. Авиация Севастопольского оборонительного района базировалась на аэродромах Херсонесского мыса, а также в районах Юхариной балки и хутора Отрадного. Основные же военно-воздушные силы Черноморского флота находились на кавказских аэродромах и частично привлекались для выполнения боевых задач в районе Севастополя.
Немецкие войска стремились захватить Севастополь прежде, чем туда подойдет Приморская армия. LIV армейскому корпусу было приказано нанести удар по кратчайшему пути, вдоль шоссе Симферополь — Севастополь, и быстро прорваться к городу.
3 ноября подразделения боевого охранения севастопольского гарнизона завязали бои с передовыми частями LIV немецкого корпуса, выдвигавшимися со стороны Симферополя.
5 ноября подошли главные силы корпуса противника и развернулись ожесточенные бои на центральном участке передовой оборонительной полосы — главным образом на Черкез — Керменском опорном пункте. В течение четырех дней защитники Севастополя успешно отражали непрерывные атаки немецких войск, поддержанных крупными силами авиации. Несмотря на более чем трехкратное превосходство в силах, врагу не удалось продвинуться. Он был вынужден 9 ноября прекратить наступление и сделать паузу для подтягивания новых сил и перегруппировки войск.
Таким образом, в результате стойкой обороны войск Севастопольского гарнизона передовым отрядам немецких войск не удалось сразу овладеть Севастополем.
Войска Приморской армии, ведя напряженные бои с противником, стремившимся перехватить дорогу Ялта — Севастополь, к 9 ноября вышли в район Севастополя и развернулись для обороны на его подступах. Армия в это время состояла из 25, 95, 172 и 421–й стрелковых дивизий, 2, 40 и 42–й кавалерийских дивизий, отдельного танкового батальона, 265–го корпусного артиллерийского полка и некоторых других подразделений.
После боевых действий в северной части Крыма соединения и части Приморской армии имели значительный некомплект в личном составе, вооружении и средствах тяги. Так, например, 2–я кавалерийская дивизия подошла к Севастополю в составе лишь 320 человек и без артиллерии.
421–я стрелковая, 2–я и 42–я кавалерийские дивизии ввиду малочисленности личного состава сразу же были расформированы.
Всего в составе армии на 10 ноября с частями боевого обеспечения и тылами насчитывалось: 31 500 человек, орудий 76–мм и крупнее — 78, орудий 45–мм — 30, 37–мм зенитных орудий — 8, минометов 82–мм и 120–мм — 114, минометов 50–мм — 118, танков — 10.
К 11 ноября весь Севастопольский оборонительный район был разделен на четыре сектора. В каждом из состава оборонявших его войск создавался резерв; кроме того, формировались общий и артиллерийский резервы оборонительного района.
На участке железной дороги Севастополь — Балаклава действовал один бронепоезд.
В среднем в секторах, не считая орудий 45–мм калибра, 50–мм минометов и орудий в ДОТах, приходилось около 4 орудий и минометов на 1 км фронта. Считая артиллерийские средства всех калибров, плотность достигала 9 орудий и минометов на 1 км фронта. Управление артиллерией внутри секторов было централизовано.
Береговая артиллерия через начальника артиллерии береговой обороны оперативно подчинялась начальнику артиллерии оборонительного района. Корабельная артиллерия находилась в непосредственном подчинении командующего флотом, но выполняла огневые задачи в интересах сухопутных войск по указанию и заявкам начальника артиллерии оборонительного района. В пределах возможного обеспечивалось массирование артиллерийского огня на основных направлениях.
Немецкое командование, стремясь скорее захватить Севастополь и высвободить силы 11 армии для операций на других направлениях, спешило возобновить наступление. Подтянув к Севастополю XXX армейский корпус и перегруппировав силы, противник 11 ноября вновь перешел в наступление.
Теперь против Севастопольского оборонительного района действовали 72, 50, 132 и 22 немецкие пехотные дивизии. Они имели в своем составе 13 артиллерийских дивизионов, бронемашины и поддерживались авиационной группой около 100 самолетов, которая базировалась на аэродромах в районах Евпатории, Симферополя, Джанкоя.
Противник превосходил войска Севастопольского оборонительного района в живой силе, в количестве артиллерийских средств и в танках.