В Крым также вновь был возвращен VIII авиакорпус фон Рихтгоффена. В сочетании с тактикой штурмовых групп все это означало медленный, но верный взлом обороны города. Операция по захвату Севастополя получила кодовое наименование «Лов осетра» (Störfang).
Уже с 20 мая, на следующий день после завершения «Охоты на Дроф», немцы начали пристреливать позиции оборонявших Севастополь войск. 2 июня 1942 г. началась артиллерийская и авиационная подготовка, которая продолжалась целых пять дней. Немцы могли себе это позволить. Если на фронте еще со времен Первой мировой войны такая длительная артиллерийская подготовка указывала обороняющемуся точку прорыва фронта и он перебрасывал на этот участок резервы, то осажденный Севастополь такой возможностью не обладал и был вынужден под бомбами продолжать совершенствовать свою разрушаемую оборону. Основной целью тяжелых орудий немцев в этот период стала 30–я батарея (четыре 305–мм орудия). В конце мая 600–мм «Один» и «Тор» были подтянуты на расстояние 3,5 км к батарее. В первые пять дней артиллерийской подготовки они выпустили 18 снарядов. 5 июня 1942 года по форту были выпущены 7 снарядов 800–мм «Доры», но ни один из них не попал в цель.
Утром 7 июня в 4.00 началась артиллерийская подготовка немецкого наступления. Об интенсивности подготовки красноречиво свидетельствует тот факт, что только 600–мм «Один» и «Тор» выпустили 7 июня 54 снаряда. Всего на позициях 172–й стрелковой дивизии и 79–й морской стрелковой бригады разорвалось около 14,5 тыс. снарядов. Поддержка VIII авиакорпуса фон Рихтгоффена выразилась не только в ударах авиации, но и в насыщении боевых порядков пехоты зенитной артиллерией. Для поддержки наступления LIV корпуса была создана боевая группа зенитной артиллерии майора Миттлера в составе двенадцати 88–мм зениток, девяти 37–мм и тридцати 20–мм зенитных автоматов. Они участвовали в артиллерийской подготовке атаки, а затем вели огонь по ДЗОТам, ДОТам и позициям советской артиллерии.
После сильной авиационной и артиллерийской подготовки, плотно прижимаясь к огневому валу, немецкие штурмовые группы пошли в атаку. Оборону города условно делила пополам Северная бухта. Замысел немецкого командования заключался в том, чтобы сначала сокрушить оборону на северной стороне, выйти к бухте, а затем рокировать высвободившиеся соединения в южный сектор. Поэтому первым перешел в наступление LIV армейский корпус силами 132, 22, 50 и 24–й пехотных дивизий. Задачей корпуса было сокрушение советской обороны на северном берегу бухты и создание плацдарма на ее южном берегу, в тылу у первого и второго секторов обороны.
В первый день наступления противнику удалось лишь в одном месте — на стыке 3–го и 4–го секторов — вклиниться в расположение нашей обороны. Одним из главных препятствий на пути штурмующих стал артиллерийский огонь севастопольских батарей, как морских, так и сухопутных. Ценой больших потерь наступающим удалось в течение 7 и 8 июня выйти на рубеж Мекензиевых гор. На третий день наступления в бой был введен второй эшелон LIV корпуса — 24–я пехотная дивизия.
10 июня к наступлению присоединился XXX армейский корпус. В его полосе действовали танки III батальона танкового полка 22–й танковой дивизии. Они применялись небольшими группами по 3—10 машин в качестве средства непосредственной поддержки пехоты. Помимо своих танков немцы использовали на этом направлении четыре трофейных танка КВ. Однако здесь немцам к 18 июня удалось только оттеснить части первого и второго секторов на вторую линию обороны.
С началом штурма советское командование начало переброску в Севастополь морем маршевого пополнения и отдельных соединений. В ночь на 10 июня прибыл транспорт «Абхазия» в сопровождении эскадренного миноносца «Свободный». Однако наличие в Крыму VIII авиакорпуса фон Рихтгоффена делало любые попытки прорыва блокады смертельно опасными. Уже днем 10 июня и «Абхазия», и «Свободный» были потоплены.