Фактически работы по сооружению укреплений у Севастополя начались 3 июля 1941 г., то есть уже после начала войны. К началу ноября система обороны Севастополя включала в себя три рубежа: передовой, главный и рубеж прикрытия эвакуации.

Передовой рубеж обороны Севастополя проходил в 16–17 км от города. Протяженность рубежа по фронту достигала 40 км, а полоса обороны на нем имела глубину в 1,5–2,5 км. Командные высоты перед этим рубежом находились в руках противника, незначительная же удаленность рубежа от города позволяла противнику вести обстрел города и аэродромов дальним артиллерийским огнём.

Главный рубеж обороны проходил в 12–14 км от города. Его протяженность равнялась примерно 30 км, глубина обороны – от 1,5 до 3 км. В случае отхода наших войск на этот рубеж основные командующие над местностью высоты находились бы в руках противника.

Рубеж прикрытия эвакуации командовал над лежащей впереди его местностью, но из-за отсутствия растительности хорошо просматривался противником. Это облегчало авиации и артиллерии противника наносить удары по рубежу, протяженность которого равнялась 27 км, а глубина обороны на нем – от 1 до 5 км. В рубеж прикрытия эвакуации включался и рубеж, непосредственно прикрывавший Севастополь (Стрелецкая бухта, хутор Дергачи, Инкерман).

Ни один из рубежей к началу боевых действий не был завершен строительством.

Положение к 1 ноября 1941 г. на трёх рубежах обороны Севастополя

Перед всем передовым рубежом обороны было установлено 1700 погонных метров противотанковых надолб, 8726 противотанковых мин, 850 противопехотных мин, 29 фугасов.

На танкоопасных направлениях Дуванкойского и Аранчинского опорных пунктов были подготовлены огневые завесы, для которых использовались трубопроводы, уложенные в железобетонных лотках перпендикулярно этим направлениям и снабженные на обоих концах напорными баками с горючей жидкостью. Жидкость могла выпускаться из труб и поджигаться при помощи бутылок с горючей смесью специальными командами.

Основу огневой мощи Севастополя составляли 8 стационарных береговых батарей и 2 подвижные батареи (№ 724 и 725), оснащенные гаубицами-пушками МЛ-20. Из зенитных средств ПВО флота для обороны главной базы кроме 61-го зенитно-артиллерийского полка были вновь сформированы 62-й полк, 71-й и 92-й отдельные зенитные артдивизионы. Кроме того, из района Евпатория – Саки – Сарабуз отошли к Севастополю 25, 26 и 114-й отдельные зенитные артдивизионы, а несколько позднее из района села Фрайдорф, села Ишунь – 122-й зенитно-артиллерийский полк. Таким образом, к началу обороны главной базы её ПВО насчитывало 40 зенитных батарей (160 76-мм зенитных пушек обр. 1915 г., 1928 г., 1931 г. и 1938 г.), 7 батарей малого калибра (45-мм пушки 21К и 37-мм автоматы), пулемётный и прожекторный батальоны, 215-й отдельный воздухоплавательный дивизион аэростатов заграждения, дымомаскировочный отряд, посты ВНОС и радиолокационные установки РУС-2.

После захвата Крыма немцами авиация Черноморского флота перебазировалась на аэродромы Северного Кавказа и Кавказского побережья Чёрного моря. В главной базе дислоцировалась специально созданная Севастопольская авиагруппа, на которую возлагалось прикрытие базы с воздуха и авиационная поддержка войск гарнизона. На 1 ноября 1941 г. в этой авиагруппе насчитывалось 82 самолёта (51 колёсный и 31 лодочный), в том числе 41 истребитель, 31 разведчик и 10 штурмовиков.

До подхода Приморской армии севастопольский гарнизон состоял из 7-й и 8-й бригад, 2-го и 3-го отдельных полков морской пехоты, одного стрелкового полка, батальона Дунайской военной флотилии, батальона военно-морского училища береговой обороны, школы НКВД и школы связи, батальона авиазенитной обороны. Общая численность гарнизона составляла 20 606 человек.