В ночь с 5 на 6 июня в Севастополь пришли лидер «Ташкент», эсминец «Бдительный» и подводная лодка «Л-5». Они доставили 510 человек маршевого пополнения, 12 человек летного состава, 71 т артиллерийских боеприпасов, 15 т авиационного бензина и 12 т продовольствия.
Манштейн спланировал на первом этапе наступления на Севастополь главный удар нанести 54-м армейским корпусом с севера и северо-востока. При этом задачей 132-й пехотной дивизии становилось нанесение фронтального удара через долину реки Бельбек на высоты южнее ее, оставляя в стороне наш плацдарм в районе Любимовки. А действовавшая левее 22-я пехотная дивизия должна была фланговым ударом с востока южнее реки Бельбек через Камышловский овраг обеспечить 132-й дивизии успешное преодоление рубежа реки Бельбек. 50-я пехотная дивизия, наступавшая еще левее, должна была, продвигаясь через Камышлы, наносить удар в Юго-Западном направлении. На левом фланге корпуса 24-я пехотная дивизия получила задачу наступать в направлении Инкерманских высот с целью выхода на северное побережье Северной бухты и в район Инкерманского монастыря. На южном участке вспомогательный удар должен был наносить 30-й армейский корпус. В его задачу входил захват исходных позиций для последующего наступления на Сапун-гору и Балаклаву. Для этого 72-я пехотная дивизия должна была наступать по обе стороны Ялтинского шоссе, а 28-я легкая пехотная дивизия — захватить северную гряду скалистых высот восточнее Балаклавской бухты. 170-я пехотная дивизия оставалась в резерве. По мнению Манштейна, все эти действия германских войск, учитывая сильнопересеченную местность, могли быть решены только в ходе тщательно подготовленных наступательных боев с ограниченными целями.
Румынскому горному корпусу, действовавшему между двумя ударными немецкими группировками, ставилась задача сковать советские войска. Для этого 18-я румынская пехотная дивизия должна была атаками местного значения обеспечить наступление левого фланга 54-го корпуса, а 1-я румынская горнострелковая дивизия — поддерживать наступление правого фланга 30-го корпуса, захватив высоту Сахарная Головка.
Накануне штурма, в 2 ч 55 мин 7 июня, советская артиллерия произвела огневой налет на вражеские позиции. Однако из-за недостатка боеприпасов он длился всего 20 минут. —
Через два часа началась артподготовка немцев. В воздухе одновременно действовало до 250 германских самолетов. Через полчаса в атаку пошли пехота и танки. Главный удар немцы наносили в направлении от Камышлы на пост Мекензиевы Горы, а вспомогательный — в направлении деревень Камары и Кадыковка.
В результате ожесточенных боев, длившихся весь день, на направлении главного удара враг вклинился в передний край нашей обороны в стыке между 79-й особой стрелковой бригадой и 172-й стрелковой дивизией и, потеснив левофланговые части 172-й дивизии и части 79-й бригады, к исходу 7 июня вышел на рубеж высот 64,4, 57,8 и 59,7. На остальном фронте севастопольской обороны многочисленные атаки вражеских частей были отбиты, и наши части удержали свои рубежи.
За день боев немцы и румыны потеряли до 300 человек убитыми. Наши потери составили убитыми и ранеными 1500 человек, было разбито пять дотов, шесть оголовков, две 45-мм пушки и три 82-мм миномета.
За 7 июня немецкая авиация произвела до двух тысяч самолето-вылетов, сбросив до девяти тысяч бомб.
На следующий день, 8 июня, германская авиация совершила свой первый налет в пять часов утра, а пехота двинулась вперед лишь спустя пять часов. Под натиском 50-й и 22-й германских пехотных дивизий, наступавших при поддержке авиации, артиллерии и танков, 79-я особая стрелковая бригада (третий сектор обороны) и 172-я стрелковая дивизия (четвертый сектор) к исходу дня отошли на рубеж — южные скаты высоты 192,0,1 км северо-восточнее станции Мекензиевы Горы и юго-западные скаты высоты 104,5. При этом основные силы 747-го стрелкового полка 172-й дивизии попали в окружение противника.
К ночи 287-й стрелковый полк 25-й стрелковой дивизии (третий сектор) под натиском противника и в результате отхода 79-й бригады был вынужден развернуться фронтом на север южнее высоты 192,0.
Правофланговые части 95-й стрелковой дивизии (четвертый сектор) из-за отхода 172-й дивизии развернулись фронтом на восток. Остальные части четвертого сектора удерживали свои рубежи обороны.
На участке вспомогательного удара противника войска первого и второго секторов в этот день отразили все атаки и удержали свои рубежи.
9 июня немцы начали прорывать нашу оборону в стыке третьего и четвертого секторов, чтобы выйти к Северной бухте. В течение дня, подводя новые резервы пехоты и танков, противник вел ожесточенные атаки на участке между высотой 90,0 и постом Мекензиевы Горы. Особенно сильным атакам подверглись части 345-й стрелковой дивизии, вступившей в бой у поста Мекензиевы Горы. В результате упорных боев 287-й стрелковый полк 25-й дивизии, 79-я особая бригада, 345-я стрелковая дивизия и правый фланг четвертого сектора к исходу дня отошли на 400–800 м и заняли рубежи: поляна в 2 км северо-западнее хутора Мекензия, в 300 м севернее кордона Мекензия № 1, пост Мекензиевы Горы и высота 49,0. 172-я стрелковая дивизия была отведена в район станции Инкерман, где остатки ее подразделений приводились в порядок.
На остальных участках фронта севастопольской обороны 9 июня все атаки противника были отбиты.
На следующий день, 10 июня, наши войска после ожесточенных боев были вынуждены оставить железнодорожную станцию Мекензиевы Горы и кордон Мекензия № 1.
С 8 по 10 июня в Севастополь на эсминцах «Свободный» и «Бдительный», двух тральщиках, а также на подводных лодках «С-31», «С-32» и «Л-5» были доставлены 67 человек летно-технического состава ВВС флота, 265 т боезапаса, 15 7,62-мм пулеметов, 75 автоматов ППШ, 30 т авиационного бензина и 3 т продовольствия. На транспорте «Абхазия» были доставлены 250 человек маршевого пополнения, 37 бойцов Приморской армии, 261 т боезапаса, 100 т авиабоезапаса, 13 авиационных моторов, 168 т продовольствия и 90 т цемента.
10 июня в 2 ч 05 мин эсминец «Бдительный» вышел из Севастополя. На переходе в 5 ч 50 мин в 60 милях к юго-востоку от мыса Айя «Бдительный» был безрезультатно атакован бомбардировщиками противника». В 11 ч 30 мин эсминец прибыл в Новороссийск.
Оставшиеся в Севастополе на день транспорт «Абхазия» и эсминец «Свободный» были неоднократно атакованы немецкой авиацией. В 9 ч 55 мин 10 июня от прямого попадания бомбы в кормовую часть транспорт «Абхазия» затонул у пирса № 1 Сухарной балки. На транспорте погибло 168 т боезапаса, 95 т авиабоезапаса и 96 т продовольствия.
В 13 ч 00 мин 10 июня эсминец «Свободный», стоявший у артиллерийской стенки Корабельной бухты, получил девять прямых попаданий бомб. На эсминце начались пожары и взрывы боезапаса. В 14 ч 20 мин эсминец затонул, погибло 56 человек.
11 июня наши войска контратаками отбили у неприятеля железнодорожную станцию Мекензиевы Горы, но на следующий день немцы вернули себе станцию и оттуда перешли в наступление к Трензиной и Графской балкам. 12 июня немцам удалось захватить стационарную морскую батарею № 705 у Сливной станции. Уйти смогли лишь двенадцать краснофлотцев из команды батареи.