德军的第一次进攻维持了大概10天，只是在北面的杜万科伊楔入苏军防御纵深3－4公里，德军个别师的减员达到60%。德军轰炸机准备出动12月17日，德军发动了第二轮进攻，第11集团军得到了第24、73步兵师以及罗马尼亚第1、4山地步兵旅的加强，有坦克150辆、飞机300架以及一些超重炮连担任掩护。德军出动第23、24、132步兵师与2个罗马尼亚步兵旅对第三和第四扇形区接合部实施主要突击，另各出动1个步兵师进攻第一和第二扇形区。
在主要突击方向，德军集中重兵进攻苏军海军步兵第8旅、步兵第95师步兵第241团与夏伯阳步兵第25师步兵第287团。苏军虽然英勇抵抗，但因为寡不敌众只能被迫撤退。之后苏军出动预备队骑兵第40师和步兵第388师投入战斗，依然没有扭转局面。20日，苏军在主要防御地区的步兵第25、95、388师以及海军步兵第8旅均损失惨重，被迫后撤。
苏军随后出动舰队运来援军3.4万人。为了扭转局势，苏军在1941年12月26日实施战争以来最大一次规模的登陆战：刻赤－费奥多西亚战役，战役目的是支援被围困的塞瓦斯托波尔，消除德军入侵库班河和高加索的威胁，并为尔后收复克里木半岛和乌克兰南部创造条件。刻赤-费奥多西亚登陆战役苏军投入登陆兵力41930人（装备坦克43辆、火炮454门、汽车与牵引车348辆、马匹1802匹），参战舰船259艘（其中黑海舰队巡洋舰2艘、驱逐舰6艘、炮舰3艘、扫雷舰5艘、护卫艇24艘、辅助船2艘、运输船14艘；亚速海区舰队炮舰3艘、扫雷舰5艘、鱼雷艇20艘、护卫艇8艘、扫雷艇2艘、运输船3艘、其他上陆工具162艘），飞机661架（舰队航空兵飞机161架）。
当时德军在半岛守军有第11集团军的步兵第46师、1个罗马尼亚骑兵旅等，加上1月初加强的步兵第73师，总兵力约2.5万人，装备坦克118辆，可得到400架飞机的航空支援。防御重点是刻赤港，半岛东南的奥普克角和科甫塔克尔为次要防御方向；费奥多西亚港有1个师，但未设置抗登陆工事障碍。巡洋舰红色克里木号到1942年1月2日，苏军肃清了刻赤半岛德军，而德军第46、47步兵师和罗马尼亚山地步兵师集中在费奥多西亚以西，迫使德军不得不从塞瓦斯托波尔抽调第132和170步兵师前来增援。
这样就牵制了德军在塞瓦斯托波尔的一部分兵力，从而消除了德军经塔曼半岛入侵高加索的可能。苏军在一周作战中参战部队损失达41935人，损失坦克35辆、火炮133门、飞机39架、轻武器1.12万件，2艘巡洋舰被炸伤。1月15日，苏军尚未做好进攻准备，而德军第11集团军却在2个步兵师加强下，展开反攻，伺机再次夺取费奥多西亚， 苏军克里木方面军形势急剧恶化。
1月18日费奥多西亚再次失守，苏军被迫后撤。战壕中的曼施坦因2-4月，苏军克里木方面军多次向刻赤半岛北部发起进攻，但损失重大，没有结果，消耗了进攻能力们只能完全转入防御。5月8日，德军发起对刻赤的攻势（德军代号“鸨”Bustard行动），苏军第44集团军当天就被突破5公里宽纵深8公里的地段。5月11日，德军已经合围了第47和51集团军的部分部队。
苏军在抵抗8天后于5月16日刻赤失守，苏军尽管有优势兵力（笔者注：克里木方面军当时共有24.98万人，装备火炮3577门、坦克347辆、飞机400架；当面德军约20万人，装备火炮2472门、坦克180辆、飞机近400架）却不堪一击，仅坚持一周，损失高达176566人。德军宣布俘敌169198人，击毁和缴获坦克284辆、火炮1397门、飞机323架；而凑数的罗马尼亚第7军与第8骑兵师也宣称俘敌30800人，仅损失988人。
苏军被炸毁的海岸炮阵地1942年6月7日，德军对塞瓦斯托波尔发动了第三次攻势（代号StÖrfang “捕鲟行动”）。苏军此时拥有10.7万人，装备火炮606门、迫击炮2000门、坦克38辆、飞机109架（可作战仅53架）；认为当面敌军有20.4万人，装备火炮670门、反坦克炮655门、迫击炮720门、坦克450辆、飞机600架。
进攻之前，5月20日-6月7日，德军进行了长达18天的炮兵与航空兵火力准备，平均每天投弹近6000枚，特别是6月2日-6月7日，德军共发射炮弹1.3万多发，投弹5.8万枚。经过半个月激战，最终塞瓦斯托波尔在7月1日失守。在整个保卫战中，苏军损失200481人（纯减员156880人）；舰队为此损失了1艘巡洋舰、1艘驱逐领舰、8艘驱逐舰和10艘潜艇；仅在6月份，舰队就损失了驱逐领舰1艘、驱逐舰3艘、潜艇4艘，使得舰队元气大伤。
而德罗军的损失是35559人-其中罗军8454人（笔者注：按照近年来的一些研究，有学者判断德军实际损失6.6万左右，而罗军损失约0.9万人）。苏军被缴获的武器综上所述，曼施坦因仅凭1个集团军就击败苏军1个方面军（克里木方面军）和1个集群（滨海集群，相当于集团军），属于以少胜多，而苏军确实打得很糟糕，曾经有过有利局势却不会利用，所以失败在所难免。
