10 мая по приказу командующего Приморской армии 79-я танковая бригада атаковала противника в направлении бухты Камышевой, 26-я мотострелковая бригада со 101-й и 6-й гвардейской танковыми бригадами атаковали противника вдоль Приморского шоссе через вал на мыс Херсонес.
79-я танковая бригада имела незначительный успех и немного продвинулась в направлении бухты Камышевой, но, встреченная сильным огнем береговой и зенитной артиллерии и огнем с кораблей из бухт, не поддержанная пехотой, вынуждена была отойти в прежний район. Бригады, атаковавшие вдоль Приморского шоссе, также успеха не имели. По танкам, появлявшимся в проходах вала, противник открывал мощный огонь из всех видов артиллерии и кораблей с моря. По приказу командующего Приморской армии части корпуса были отведены в исходное положение.
11 мая корпус боевых действий не вел, занимаясь ремонтом и восстановлением материальной части, подвозом боеприпасов для артиллерии, подготовкой к предстоящим операциям. К исходу 11 мая корпус имел в своем составе:
6-я гвардейская танковая бригада — 8 танков Т-34 и 5 танков Т-70;
79-я танковая бригада — 7 танков Т-34 и одну самоходную установку СУ-85;
101-я танковая бригада — 5 танков Т-34;
867-й артиллерийский полк самоходных установок — 7 самоходных установок СУ-76;
875-й артиллерийский полк самоходных установок — 7 самоходных установок СУ-76.
Ввиду упорного сопротивления противника командующий фронтом принял решение использовать следующий день 11 мая для тщательной подготовки решительного наступления с целью прорыва последнего рубежа Севастопольского укрепрайона и окончательной ликвидации остатков 17-й немецкой армии.
Наступление было назначено на 13.30 12 мая. Одновременно с подготовкой наступления были приняты меры по усилению блокады севастопольских бухт силами Черноморского флота и авиации 8-й воздушной армии. Сухопутным войскам было приказано непрерывно днем и ночью мелкими группами вести разведку обороны противника и организовать несколько разведок боем сильными разведывательными отрядами. Многочисленная армейская и фронтовая артиллерия непрерывно вела по войскам противника сосредоточенным на ограниченном пространстве мыса Херсонес и его плавсредствам в севастопольских бухтах методический огонь, чередуемый с сильными артиллерийскими налетами.
Вечером 11 мая и в ночь на 12 мая, во исполнение решения командующего 4-м Украинским фронтом, войска Приморской армии произвели перегруппировку своих сил. Находившийся на правом фланге армии (севернее отметки 80,0) 11-й гвардейский стрелковый корпус сдал свой боевой участок 10-му стрелковому корпусу 51-й армии и был выведен в армейский резерв, за исключением 32-й гвардейской стрелковой дивизии, которая была переброшена на левый фланг армии, где вошла в оперативное подчинение командира 16-го стрелкового корпуса. К 2 часам ночи войска армии заняли исходное положение для наступления.
Одновременно с целью доразведки обороны противника в полосе каждой дивизии действовали усиленные разведывательные отряды (рота, батальон). Разведывательный отряд 32-й гвардейской стрелковой дивизии в 1.30 захватил пленного, который показал, что части противника получили приказ к 4.00 отойти с занимаемых рубежей к причалам, где будет производиться погрузка живой силы на ожидаемые к этому времени плавсредства. Примерно в это же время усиленный стрелковый батальон, проводивший разведку боем в полосе 128-й стрелковой дивизии, сбил мелкие группы немцев и, не встречая серьезного сопротивления, продвинулся в глубину обороны противника до 500 метров, установив тем самым, что немцы начали отвод главных сил с рубежа прикрытия эвакуации.
В 3.00 ночью 12 мая после короткого артналета по обороне противника советские войска перешли в наступление по всему фронту. Сбив отдельные группы противника, прикрывавшие отход к причалам его главных сил, войска устремились к бухтам Камышевая, Казачья и на мыс Херсонес. План командования 17-й армии под покровом темноты оторваться от наших войск и до наступления рассвета успеть погрузиться на плавсредства в результате хорошо организованной разведки и своевременного перехода в наступление главных сил армий 4-го Украинского фронта потерпел полный провал.