К концу сентября 1941 немецкие войска овладели Смоленском и Киевом, блокировали Ленинград. На юго-западном направлении противник также добился значительных успехов: в битве под Уманью и в киевском котле были разбиты основные силы Юго-Западного фронта РККА, была занята большая часть Украины. В середине сентября Вермахт вышел на подступы к Крыму.
Крым имел стратегическое значение, как один из путей к нефтеносным районам Кавказа (через Керченский пролив и Тамань). Кроме того, Крым был важен, как база для авиации. С потерей Крыма советская авиация лишилась бы возможности налётов на нефтепромыслы Румынии, а немцы смогли бы наносить удары по целям на Кавказе. Советское командование понимало важность удержания полуострова и сосредоточило на этом усилия, отказавшись от обороны Одессы.
Севастопольский оборонительный район (СОР) к началу Великой Отечественной войны был одним из самых укреплённых мест в мире. Сооружения СОР включали десятки укреплённых орудийных позиций, минные поля и др. В систему обороны входили также две так называемые «бронебашенные батареи» (ББ), или форты, вооружённые артиллерией крупного калибра. Форты ББ-30 (командир — Г. А. Александер) и ББ-35 (командир — А. Я. Лещенко) были вооружены орудиями калибра 305 мм.
С 30 октября по 11 ноября велись бои на дальних подступах к Севастополю, со 2 ноября начались атаки внешнего рубежа обороны крепости. Сухопутных частей в городе не оставалось, защита осуществлялась силами морской пехоты Черноморского флота, береговыми батареями, отдельными (учебными, артиллерийскими, зенитными) подразделениями при огневой поддержке кораблей. Правда, и у немцев к городу вышли только передовые отряды. Одновременно в город отходили части рассеянных советских войск. Советская группировка насчитывала вначале около 20 тысяч человек.
В конце октября Ставка ВГК решила усилить гарнизон Севастополя силами Приморской армии (командующий — генерал-майор И. Е. Петров), до тех пор защищавшей Одессу. 16 октября оборона Одессы была прекращена и Приморская армия была морем переброшена в Севастополь. Силы подкрепления составили до 36 тысяч человек (по немецким данным — более 80 тысяч), около 500 орудий, 20 тысяч тонн боеприпасов, танки и другие виды вооружений и материалов. Таким образом, к середине ноября гарнизон Севастополя насчитывал, — по советским данным, — около 50-55 тысяч человек.
9—10 ноября вермахту удалось полностью окружить крепость с суши, однако в течение ноября к своим пробивались силы арьергарда, в частности, части 184-й стрелковой дивизии НКВД, прикрывавшей отход 51-й армии.
11 ноября с подходом основной группировки 11-й армии вермахта завязались бои по всему периметру. В течение 10 дней наступавшим удалось незначительно вклиниться в передовую полосу обороны после чего в сражении наступила пауза.
Оборона Севастополя с суши опиралась на серию крупных долговременных сооружений (артиллерийских фортов). Для разрушения фортов немцы применили осадную артиллерию крупных калибров. Всего на периметре в 22 км было расположено свыше 200 батарей тяжёлой артиллерии. Большинство батарей состояло из обычной полевой артиллерии крупных калибров, включая тяжёлые гаубицы 210 мм, и тяжёлые гаубицы 300 и 350 мм, сохранившиеся со времён Первой мировой войны. Были также применены сверхтяжёлые осадные орудия:
гаубица Gamma Mörser — 420 мм
2 самоходных мортиры Karl — 600 мм
Под Севастополем также в первый и последний раз было использовано сверхтяжёлое 800-мм орудие класса «Дора». Орудие общей массой более 1000 тонн было тайно доставлено из Германии и секретно размещено в специальном укрытии, вырубленном в скальном массиве. Орудие вступило в строй в начале июня и выпустило, в общей сложности, около пятидесяти 7-тонных снарядов. Огонь «Доры» был направлен против фортов ББ-30, ББ-35, а также подземных складов боеприпасов, расположенных в скальных массивах. Как выяснилось позднее, один из снарядов пробил скальный массив толщиной 30 м.
Против менее укреплённых ДОТов и ДЗОТов широко применялись зенитные 88-мм орудия, и скорострельные зенитные орудия 20-мм и 37-мм, ведшие огонь прямой наводкой.
Штурм начался 7 июня. Упорная борьба и контратаки защитников продолжались более недели. В атакующих немецких ротах осталось, в среднем по 25 человек. Перелом наступил 17 июня: На южном участке атакующие заняли позицию, известную как «орлиное гнездо» и вышли к подножию Сапун-горы. На северном участке был захвачен форт «Сталин» и подножие Мекензиевых высот. В этот день пало ещё несколько фортов, включая батарею ББ-30 (как её называли немцы, форт «Максим Горький-1»).
С этого момента немецкая артиллерия могла обстреливать Северную бухту и подвоз подкреплений и боеприпасов стал невозможен. Однако внутреннее кольцо обороны ещё сохранилось и лобовой штурм не предвещал немцам ничего хорошего. Манштейн принял решение атаковать внутреннее кольцо не в лоб с юго-востока, а во фланг с севера, для чего предстояло переправиться через Северную бухту. Южный берег бухты был сильно укреплён, и десант представлялся практически невозможным, именно поэтому Манштейн решил сделать ставку на неожиданность. В ночь с 28-го на 29-е июня без артиллерийской подготовки передовые части 30-го корпуса на надувных лодках скрытно переправились через бухту и внезапно атаковали. 30 июня пал Малахов Курган. К этому времени у защитников Севастополя стали заканчиваться боеприпасы, и командующий обороной вице-адмирал Октябрьский получил разрешение Ставки ВГК на эвакуацию. План эвакуации предусматривал вывоз только высшего и старшего командного состава армии и флота, партактива города, эвакуация остальной части военнослужащих, в том числе и раненых, не предполагалась.
Около 700 человек начальствующего состава были вывезены подводными лодками. Ещё несколько тысяч смогли уйти на лёгких плавсредствах Черноморского флота. 1 июля сопротивление защитников города прекратилось, кроме отдельных разрозненных очагов.
В настоящее время некоторыми историками утверждается, что бегство командования и стало причиной паники и пораженческих настроений в войсках.
Остатки Приморской армии, лишённые высшего командования, отошли на мыс Херсонес, где сопротивлялись ещё 3 дня. Немецкий генерал Курт фон Типпельскирх заявил о захвате на мысе Херсонес 100 тыс. пленных, 622 орудий, 26 танков и 141 самолётов, однако по советским архивным данным число пленных не превышало 78 230 человек, а захвата авиационной техники не было: остававшиеся в строю на момент 3-го штурма самолёты были частично передислоцированы на Кавказ, частично сброшены в море и затоплены. В период с 1 по 10 июля 1942 года из Севастополя всеми видами транспортных средств было вывезено 1726 человек, в основном командно-политический состав армии и флота.
За взятие Севастополя командующий 11-й армией Э. фон Манштейн получил звание фельдмаршала, а весь личный состав армии — специальный нарукавный знак «Крымский щит».
3 июля 1942 Совинформбюро дало сводку о потере Севастополя:
Севастополь оставлен советскими войсками, но оборона Севастополя войдёт в историю Отечественной войны Советского Союза как одна из самых ярких её страниц. Севастопольцы обогатили славные боевые традиции народов СССР. Беззаветное мужество, ярость в борьбе с врагом и самоотверженность защитников Севастополя вдохновляют советских патриотов на дальнейшие героические подвиги в борьбе против ненавистных оккупантов.
