Штурм начался 17 декабря в 6:10 с ударов артиллерии и авиации по передовым позициям Приморской армии. После того как часть 54 корпуса сковала советский центр обороны, удар был нанесен 22-й пехотной дивизией по позициям 8-й бригады морской пехоты к северу от села Бельбек, ныне Фруктовое. Решение командующего СОР вице-адмирала Октябрьского удерживать вытянутые позиции к северу от реки Бельбек оказалось ошибочным. 22-я дивизия смяла правый фланг 8-й бригады, развивая наступление в сторону Севастопольской
бухты. После 5 дней тяжелых боев командующий Приморской армией генерал-майор Иван Петров принял решение оставить оборонительный выступ, проходящий по плато Кара-Тау (над селом Дуванкой, ныне Верхнесадовое) и отвел разбитую 8-ю бригаду и 90 стрелковый полк на северный склон долины Бельбек.
В свою очередь, части 30 корпуса, продвигающиеся вдоль современной Ялтинской трассы, местами потеснив советскую оборону, прорвать ее так и не смогли. Единственным успехом наступающих на этом направлении был захват горы Гасфорта – ключевой позиции во втором секторе СОРа.
Превосходство Черноморского флота на море и длинные зимние ночи позволили доставить в Севастополь 79-ю особую курсантскую бригаду морской пехоты и 345-ю дагестанскую стрелковую дивизию для укрепления обороны на суше.
Однако советское командование Южным фронтом планировало решительные действия в Крыму. Пока части 11 армии были связаны наступлением на Севастополь, на слабо защищенное восточное побережье Крыма утром 26 декабря советская 51 армия при поддержке Азовской флотилии высадила десант под Керчью. Первая высадка была выполнена неудачно, и Манштейн надеялся, что 46-я дивизия, охраняющая побережье, справится с десантом сама. Но морская пехота Черноморского флота 29 декабря смелым и неожиданным ударом, при поддержке танкового батальона и корабельной артиллерии, захватила Феодосию. Командир 42 корпуса немецкой армии генерал Шпонек, опасаясь быть отрезанным на Керченском полуострове, самостоятельно принял решение отступить на Парпачский перешеек. При этом немцы даже отключили радиостанции, чтобы исключить получение другого приказа на удержание обороны, что неминуемо привело бы к большим потерям и риску полного окружения.
Успешная высадка советских войск в Крыму вынудила Манштейна остановить штурм Севастополя. Он забрал 30-й корпус