1941年6月22日法西斯德國開始進攻蘇聯，出動190個師，約550萬人，3500多輛坦克和裝甲車，5000多架飛機。德軍分北路、中路、南路向東推進。其南路軍隊于1941年秋未攻至克里木半島（一譯“克里米亞半島”），蘇軍第51集團軍大批人馬向東敗退。不久，蘇軍第51集團軍殘部被改編為獨立濱海集團軍，駐守塞瓦斯托波爾。
　　德軍攻擊克里木半島的部隊是曼施泰因率領的第11集團軍，而追擊蘇軍第51集團軍的德軍則是由他統率的、新調上來的第42軍。這第42軍的指揮是馮·施波內克中將。
　　德國法西斯頭子希特勒令曼施泰因繼續東進，但遭到蘇軍的頑強抵抗和有力反擊，東進被阻。希特勒便令曼施泰因掃清克里木半島蘇軍，尤其要攻下島上重城塞瓦斯托波爾，以便為德軍下一年的進攻作好準備。
　　塞瓦斯托波爾是突出于黑海北部的克里木半島西南的一座城市。該城被狹長的、寬約千把米的北灣分成兩部分，主城在北灣之南，北灣之北的城區叫作“北城”。“北城”之北有別爾別克河。全城之東有薩蓬山等山地，山間有超爾納亞河斜貫。城西則有赫爾松涅斯半島。
　　為了保衛塞瓦斯托波爾，蘇軍于1941年11月初成立了塞瓦斯托波爾防御指揮部，司令員是黑海艦隊司令員奧克佳布爾斯基海軍中將，副司令員是獨立濱海集團軍司令員葉·艾·波德羅夫。
　　守衛塞瓦斯托波爾的蘇軍有5.2萬人，其中包括幾個海軍陸戰旅的水兵2.1萬人，火炮不下于170門。后來，又有若干軍隊從東方調來協助守衛。
　　蘇軍在塞瓦斯托波爾外圍構筑了三道防線，最外面一道在城東十五六公里處，環狀；中間一道從城東的超爾納亞河北岸起，沿薩蓬山而南，直至黑海濱；最里面的一道則抱于城北、城東、城南。各道防線都有許多鋼筋混凝土工事。整個防線之內劃為四個防區，以便指揮。
　　為了摸清蘇軍火力設置，1941年11月德軍第54軍的幾個師在埃·漢森指揮下，接近塞瓦斯托波爾外圍防線，噼哩啪啦放了幾槍便隱藏起來，蘇軍察知敵人來意，便也只還擊了幾梭子子彈便不再射擊。埃·漢森不敢輕進，也未摸清蘇軍虛實，退去。
　　接著，德方第11集團軍的曼施泰因準備以兩個軍的兵力在強大人力支援下攻占塞瓦斯托波爾。但此時陰雨連綿，時而大雨如注，使德軍的軍需品難于運送，又加之失散于敵占區的小股蘇軍兵士不時偷襲敵人，使德軍及其所屬的羅馬尼亞部隊不得安寧，因此，直到1941年12月中旬，德軍才做好了攻擊塞瓦斯托波爾的準備。
　　1941年12月17日，德軍從南、北兩邊向塞瓦斯托波爾發起進攻。南部的德軍第24步兵師與第50步兵師向西運動，準備拿下俯瞰城區的那拉高地和分割城區的北灣。德軍沿超爾納亞河河谷推進。這一帶道路崎嶇，灌木林密布。正當德軍接近蘇軍外層防御圈時，蘇軍火炮怒吼，槍聲大作，把德軍打死打傷不少。德軍稍稍后撤，其支援炮火便向蘇軍陣地猛轟，山石炸裂，土石亂飛，此時蘇軍已躲入掩體。而后，德軍又一邊叫嚷一邊放槍向前沖，蘇軍從掩體中瞄準敵人齊發槍炮，把德軍打得向后退去。蘇軍也不追擊。雙方相持，連日以大炮相轟擊。再說北邊，德軍的第22步兵師和第132步兵師由別個別河的峽谷出發，向守衛城北側西海岸的蘇軍發起進攻，蘇軍的守衛部隊是第388步兵師、第40騎兵師以及第7海軍陸戰旅。此時已是冬季，天氣已頗為寒冷，又加淫雨不息，德軍的許多部隊仍無大衣、手套及棉帽，而是穿著夏衣，這本是一旅疲憊之師，但由于蘇軍情緒沮喪，望敵生畏，一接觸便被擊潰了。然而，幾天之后，由于蘇軍軍官親臨戰陣督戰，政治委員們又去鼓動，而且威脅說如果當了俘虜，家屬也要株連被懲罰，加之蘇軍新的精銳部隊逐漸投入戰斗，才逐漸阻住了德軍的進攻，不過雙方傷亡都不少。
其間，德國肖爾蒂茨指揮的第16步兵師，在重炮的支援下向蘇軍陣地強攻。
蘇軍戰士頑強抵抗，終因人員傷亡太大，敗退下來。蘇軍的第三防區被敵人突破。
　　德軍進攻持續不停，塞瓦斯托波爾的守衛面臨嚴竣考驗。
　　此時，蘇聯國家元首斯大林下令改組守衛塞瓦斯托波爾的領導人員。1941年12月20日，由原先配置在庫班的外高加索方面軍領導人科茲洛夫負責守衛塞瓦斯托波爾。次日，一個步兵師和一個陸戰旅渡海抵達塞瓦斯托波爾。
而令原塞瓦斯托波爾防御指揮部的奧克佳布爾斯基司令員，即黑海艦隊司令員，從速返回塞瓦斯托波爾，以火力支援地面部隊。此時，奧克佳布爾斯基海軍中將在離塞瓦斯托波爾四百多公里外的諾沃羅西斯克海軍基地。奧克佳布爾斯基接到電今后，立即率領若干艘艦只前來支援。
　　此時，塞瓦斯托波爾守軍仍處于危急之中。
　　1941年12月26日，兩支蘇軍由東部開來支援。一支是由利沃夫指揮的第51集團軍，一支是由契克尼亞克指揮的第44集團軍。
　　利沃夫指揮的第51集團軍有1.3萬人，冒著暴雨渡海登陸，登陸處是荒無人煙的海岸，德國空軍不時襲擊，而蘇軍并無空中支援和地面炮火支援。
　　契爾尼亞克指揮的第44集團軍，則先以3000人在塞瓦斯托波爾東約二百公里的地方登陸，以切斷德軍第42軍的后方交通，而后，從12月29日起，蘇軍又有2.3萬人，在暴風雨和德軍空襲中登陸，雖然損失了不少船只，但終于到達了塞瓦斯托彼爾。
　　至此，塞瓦斯托波爾的守衛又得以穩固。
　　1942年1月15日，德國曼施奉因的第11集團軍，以三個半師的兵力進攻塞瓦斯托波爾以東的菲奧多西亞港，以切斷東部蘇軍與塞瓦斯托波爾的聯系。當時該地的蘇軍有8個師，結果卻被德軍擊敗，被俘一萬余人，丟失火炮170門。不過，蘇軍的東西方聯系并未被切斷，因為此時刻赤海峽已封凍，大批蘇軍可從冰上西援。
　　1942年1月28日，科茲洛夫指揮的蘇聯高加索方面軍改稱克里木方面軍，因為斯大林認為收復克里木半島，尤其是保衛塞瓦斯托波爾，關系極其重大，關系著蘇軍全線大反攻。期大林此時還把蘇軍總政治部主任麥赫利斯以最高統帥部代表的身份派在克里木。
　　1942年2月27日，蘇軍向截斷與包圍塞瓦斯托波爾的德軍發起猛攻，經6天激戰，戰役告終。此后，3月13日、3月20日、3月26日、4月9日，蘇軍又連續在克里木半島向德軍進攻，以打擊德軍對塞瓦斯托波爾的攻擊力量。此時，德方曼施泰因的坦克幾乎全被蘇軍摧毀。
　　1942年5月8日到5月15日，德軍空軍與陸軍同時大舉向塞瓦斯托波爾的刻赤進攻，蘇軍抵擋不住，棄城而逃，被俘17萬人，損失火炮1.1萬門，坦克250輛，摩托車3800輛，飛機300架。這樣，塞瓦斯托波爾的守軍陷入不利境地。德軍后來用這些繳獲的武器來攻打塞瓦斯托波爾，而蘇軍的領導人科茲洛夫、契爾亞尼克與麥赫利斯等，均因此次失敗而被貶職。
　　到1942年6月，蘇軍在南線的力量已大為減弱。而此時，德國第11集團軍按希特勒的意圖，準備拿下塞瓦斯托波爾以便東進。
　　此時守衛塞瓦斯托波爾的蘇軍共有7個步兵師、3個海軍陸戰軍和其他部隊，后來又有兩個步兵旅前來支援，總計70個營。該地區的百姓，凡能使用武器的皆征召入伍，這些守衛軍兵，計有火炮600門，坦克40輛。
　　德軍分三路進攻塞瓦斯托波爾。北路是埃·漢森指揮的第54軍，南路是弗雷特爾·皮科指揮的第30軍，中路是羅馬尼亞山地旅。總共有7個德國師，2個羅馬尼亞師，支援的有700門火炮和一批重型迫擊炮。而其空中支援則有里希特霍芬指揮的第8航空軍，該航空軍有7個轟炸機大隊，3個斯圖卡轟炸機大隊，4個戰斗機大隊及17個高射炮兵連。此外，德軍還有一些巨人式遙控裝甲履帶輸送車，此車能將烈性炸藥運入對方防御工事。
　　1942年6月7日，曼施泰因指揮的德軍對塞瓦斯托波爾發動攻擊，許多大口徑與中口徑的火炮把炮彈傾瀉到蘇軍陣地上，德軍空軍也對蘇軍陣地進行輪番轟炸。蘇軍在各防御陣地頑強阻擊。
　　北路蘇軍與德軍在別爾別克峽谷激戰。德軍用巨人式遙控裝甲履帶輸送車裝著烈性炸藥向蘇軍開來，蘇軍用大炮轟擊，但那“巨人”車卻左拐右折地隆隆開來，一到蘇軍堅固的防御工事，便“轟”地一聲爆得烈焰硝煙騰入半空，頓時把那工事與守衛蘇軍炸成齏粉。蘇軍無法對付此種“巨人”，在北線邊戰邊退。后來，北線的重要設防點斯大林堡，被德軍肖爾蒂克的第16步兵團奪去。
　　在南路，蘇軍憑借險要的山勢、堅固的工事與不易通過的密密灌木叢與德軍鏖戰。到處是地雷、炮彈、炸彈的巨大爆裂聲，子彈如同不斷呼嘯的驟雨。德軍傷亡慘重，有的步兵團只剩了幾百人。不少步兵連就剩了幾個人。
但蘇軍也難于堅守，終于被德軍攻占了薩蓮山一帶的前沿陣地。
　　在中路，蘇軍成功地阻擊了敵軍進攻部隊，堅守住那拉高地。
　　德軍的攻勢總的看來雖有所進展，但未能達到預期目的。而此時，德軍第8航空軍團因其他戰場的需要·可能要撤出塞瓦斯托波爾的戰斗。因此，德軍集中兵力攻擊蘇軍守衛相對薄弱的北部防線。德軍埃·漢森的第54軍的第50步兵師，越過超爾納亞河，攻占蘇軍沿薩蓬山筑就的防御陣地后方的英克爾曼。6月28日，德軍兩個步兵師（第22、第24師）又趁夜強渡寬只一公里左右的北灣，直撲塞瓦斯托波爾城的東部，繞到蘇軍防線的后方，蘇軍防線至此失去了作用。
　　蘇軍的防線雖己不復存在，但某些地段的戰斗依然激烈，尤其是懸崖峭壁的洞穴與炮兵陳地的坑道中的蘇軍，都在作最后的抵抗。
　　由于德軍的空中優勢，蘇聯里海艦隊水面船只此時已無法進入塞瓦斯托波爾，不像以前那樣還可運送援兵和補給品。只有潛艇尚可進入塞瓦斯托波爾，但此時潛艇的任務卻是把蘇軍所有的高級軍官及其他高級官員們撤出此地，以免被俘。
　　塞瓦斯托波爾的零散守軍中的政治委員們，仍在基層組織殘兵與德軍作殊死戰，決不投降，這使德軍遭到慘重的傷亡，傷亡約二萬四千親人。
　　這些基層政治委員們在槍彈用盡、退無可退時，就與殘剩的兵士，成群的老百姓，其中包括婦女與年輕姑娘們一起，手挽著手向德軍沖去，悲壯地在陣地上倒下。蘇聯普通軍人的血與老百姓的血流在一起，滲入巖縫，凝固在塞瓦斯托波爾的土地上。
　　蘇聯獨立濱海集團軍殘部退至塞瓦斯托波爾西側的赫爾松涅斯角，打算從海上撤退，但遭到圍殲，三萬余人于1942年7月4日投降。
　　到1942年7月3日結束的塞瓦斯托波爾保衛戰，經歷了250天。蘇軍擊毀德軍幾百輛坦克，幾百門大炮，殲敵30萬。最后，德軍俘虜蘇軍9萬人，繳獲大炮460門。戰斗期間，德軍消耗了4.6萬噸彈藥、2萬噸炸彈。