Группировка противника под Севастополем состояла из восьми дивизий 49-го и 5-го армейских корпусов 17-й армии. Общая их численность составляла более 72 тыс. солдат и офицеров, 3414 орудий и минометов, 50 танков и штурмовых орудий. На первом оборонительном рубеже находилось 70% сил и средств, что обеспечивало наличие до 2000 человек и 65 орудий и минометов на 1 км фронта в районах сосредоточения основных усилий. Приняв решение удерживать Севастополь, германское командование усилило свою группировку в этом районе, перебросив по воздуху около 6 тыс. немецких солдат и офицеров.

Таким образом, противник имел на подступах к Севастополю крупную группировку, которая опиралась на весьма выгодные для обороны естественные рубежи и хорошо оборудованные в инженерном отношении позиции.

Более того, непрерывное отступление фашистских войск вынудило Гитлера сменить командующего 17-й армией. В начале мая генерала Э. Енеке заменил командир 5-го армейского корпуса генерал-полковник К. Альмендингер. Новый командующий 3 мая в своем приказе потребовал: «…чтобы все оборонялись в полном смысле этого слова, чтобы никто не отходил, удерживал бы каждую траншею, каждую воронку, каждый окоп… 17-ю армию в Севастополе поддерживают мощные воздушные и морские силы. Фюрер даст нам достаточно боеприпасов, самолетов, вооружений и подкреплений. Германия ожидает, что мы выполним свой долг» [22] .

Неудавшиеся попытки освободить Севастополь с ходу и продолжавшиеся несколько дней атаки главных сил 4-го Украинского фронта успеха не дали. Лишь в полосе 51-й армии удалось овладеть несколькими высотами восточнее Севастополя и населенными пунктами Верхняя и Нижняя Чоргунь и Камары.

Еще одну попытку наступления войска фронта предприняли 23 апреля, но и она значительных результатов не дала. Удалось лишь войскам 2-й гвардейской армии овладеть станцией Мекензиевы Горы, войскам 51-й армии на отдельных направлениях ворваться в оборону противника и занять в ней две-три траншеи. Войска Приморской армии продвинулись на 2–3 км. Ввести в сражение 19-й танковый корпус не удалось из-за сплошного минирования местности. Вывод напрашивался вполне понятный: необходимо провести перегруппировку и тщательную подготовку войск, отработать всестороннее взаимодействие всех сил и средств, создать необходимый запас горючего и боеприпасов.

Верховный главнокомандующий согласился с доводами Военного совета 4-го Украинского фронта. Но отсрочка начала наступления вызвала у него недовольство и спор с начальником Генерального штаба маршалом А. М. Василевским. Но последнему удалось убедить Верховного главнокомандующего в необходимости переноса начала операции. Начало операции было назначено на 5 мая для 2-й гвардейской армии на вспомогательном направлении и 7 мая – для главных сил фронта. Фронт к этому времени имел в своем составе 253 тыс. человек, 4445 орудий и минометов, более 800 противотанковых орудий и 106 танков и САУ.

В оставшееся для наступления время шла не только подготовка войск и создавались необходимые запасы, но и велись боевые действия отдельными подразделениями с целью разведки обороны противника и улучшения своего исходного положения.

В это же время улучшалось базирование сил Черноморского флота и авиации. Перебазирование катеров в порты и авиации на аэродромы Крымского полуострова значительно приблизило их к району боевых действий и позволило более эффективно использовать по осуществлению блокады Севастополя.

Командующий фронтом генерал армии Ф. И. Толбухин решил главный удар нанести силами войск Приморской армии и левого фланга 51-й армии на участке от Сапун-горы до берега моря в общем направлении на Николаевку, Омегу. На этом направлении предусматривалось использование 19-го танкового корпуса. Вспомогательный удар намечалось нанести силами 2-й гвардейской армии в направлении на Северную бухту.

2-я гвардейская армия должна была прорвать оборону противника юго-восточнее Бельбек силами 13-го гвардейского и 55-го стрелковых корпусов и нанести удар в направлении Мекензиевы Горы, восточный берег Северной бухты, прижать противника к морю и уничтожить его. Затем форсировать Северную бухту и овладеть восточной частью Севастополя.

51-я армия должна была нанести главный удар силами левого фланга (63-й стрелковый корпус в первом эшелоне и 10-й стрелковый корпус во втором) в направлении Сапун-гора, Севастополь во взаимодействии с 11-м гвардейским корпусом Приморской армии, овладеть Сапун-горой и в дальнейшем наступать на Севастополь. На правом фланге армии 1-й гвардейский стрелковый корпус наступал на высоту Сахарная Головка с задачей во взаимодействии с 55-м стрелковым корпусом 2-й гвардейской армии окружить и уничтожить противника в районе Мекензиевых Гор.

Приморская армия силами 11-го гвардейского стрелкового корпуса должна была прорвать оборону противника в районе Сапун-горы и наступать на юго-западную окраину Севастополя. Действовавший на направлении главного удара 3-й горно-стрелковый корпус должен был прорвать оборону противника северо-восточнее Карань и развивать наступление в направлении Омега к пристаням и бухтам западнее и юго-западнее Севастополя.

Переподчиненный Приморской армии 19-й танковый корпус должен был развить успех стрелковых войск в направлении мыса Херсонес и отрезать пути отхода к морю вражеским войскам. 16-му стрелковому корпусу предписывалось развивать наступление вдоль побережья Черного моря.