苏军战士顽强抵抗，终因人员伤亡太大，败退下来。苏军的第三防区被敌人突破。

德军进攻持续不停，塞瓦斯托波尔的守卫面临严竣考验。

此时，苏联国家元首斯大林下令改组守卫塞瓦斯托波尔的领导人员。1941年12 月20 日，由原先配置在库班的外高加索方面军领导人科兹洛夫负责守卫塞瓦斯托波尔。次日，一个步兵师和一个陆战旅渡海抵达塞瓦斯托波尔。

而令原塞瓦斯托波尔防御指挥部的奥克佳布尔斯基司令员，即黑海舰队司令员，从速返回塞瓦斯托波尔，以火力支援地面部队。此时，奥克佳布尔斯基海军中将在离塞瓦斯托波尔四百多公里外的诺沃罗西斯克海军基地。奥克佳布尔斯基接到电今后，立即率领若干艘舰只前来支援。

此时，塞瓦斯托波尔守军仍处于危急之中。

1941 年12 月26 日，两支苏军由东部开来支援。一支是由利沃夫指挥的第51 集团军，一支是由契克尼亚克指挥的第44 集团军。

利沃夫指挥的第51 集团军有1．3 万人，冒着暴雨渡海登陆，登陆处是荒无人烟的海岸，德国空军不时袭击，而苏军并无空中支援和地面炮火支援。

契尔尼亚克指挥的第44 集团军，则先以3000 人在塞瓦斯托波尔东约二百公里的地方登陆，以切断德军第42 军的后方交通，而后，从12 月29 日起，苏军又有2．3 万人，在暴风雨和德军空袭中登陆，虽然损失了不少船只，但终于到达了塞瓦斯托彼尔。

至此，塞瓦斯托波尔的守卫又得以稳固。

1942 年1 月15 日，德国曼施奉因的第11 集团军，以三个半师的兵力进攻塞瓦斯托波尔以东的菲奥多西亚港，以切断东部苏军与塞瓦斯托波尔的联系。当时该地的苏军有8 个师，结果却被德军击败，被俘一万余人，丢失火炮170 门。不过，苏军的东西方联系并未被切断，因为此时刻赤海峡已封冻，大批苏军可从冰上西援。

1942 年1 月28 日，科兹洛夫指挥的苏联高加索方面军改称克里木方面军，因为斯大林认为收复克里木半岛，尤其是保卫塞瓦斯托波尔，关系极其重大，关系着苏军全线大反攻。期大林此时还把苏军总政治部主任麦赫利斯以最高统帅部代表的身份派在克里木。

1942 年2 月27 日，苏军向截断与包围塞瓦斯托波尔的德军发起猛攻，经6 天激战，战役告终。此后，3 月13 日、3 月20 日、3 月26 日、4 月9日，苏军又连续在克里木半岛向德军进攻，以打击德军对塞瓦斯托波尔的攻击力量。此时，德方曼施泰因的坦克几乎全被苏军摧毁。

1942 年5 月8 日到5 月15 日，德军空军与陆军同时大举向塞瓦斯托波尔的刻赤进攻，苏军抵挡不住，弃城而逃，被俘17 万人，损失火炮1．1 万门，坦克250 辆，摩托车3800 辆，飞机300 架。这样，塞瓦斯托波尔的守军陷入不利境地。德军后来用这些缴获的武器来攻打塞瓦斯托波尔，而苏军的领导人科兹洛夫、契尔亚尼克与麦赫利斯等，均因此次失败而被贬职。