9 ноября был создан Севастопольский оборонительный район (СОР), включавший теперь четыре сектора обороны, в каждом из которых действовали соединения и части морской пехоты. Первый сектор оборонял 383-й стрелковый полк. 1-й батальон этого полка был укомплектован курсантами школы пограничных войск, 2-й — личным составом запасного артиллерийского полка флота, а 3-й — моряками школы береговой обороны.
Второй сектор обороняла 172-я стрелковая дивизия. В ее состав входили: 514-й стрелковый полк, 2-й Черноморский полк морской пехоты, 31-й стрелковый полк 25-й стрелковой дивизии и 1-й Севастопольский полк морской пехоты, в котором 1-й батальон был сформирован из личного состава 1-го Перекопского отряда морской пехоты, 2-й — из личного состава батальона морской пехоты Дунайской флотилии, а 3-й — из моряков школы оружия и объединенной школы учебного отряда флота.
Третий сектор обороняла 25-я стрелковая дивизия (без 31-го полка), 3-й Черноморский полк морской пехоты (командир — полковник С. Р. Гусаров) и 7-я бригада морской пехоты. В 287-м полку 25-й стрелковой дивизии 2-й батальон состоял из 16-го, а 3-й — из 15-го батальонов морской пехоты. В ноябре 1941 года был сформирован 2-й Перекопский полк морской пехоты трехбатальонного состава (командир — майор И. И. Кулагин, а с 20 февраля — подполковник Н. Н. Таран).
В четвертом секторе оборону занимала 95-я стрелковая дивизия в составе: 90-го и 161-го стрелковых полков, 8-я бригада морской пехоты пятибатальонного состава и местный стрелковый полк. В 161-м полку этой дивизии один и в 90-м полку два батальона были укомплектованы личным составом флота.
Общая численность войск СОР, включая тыловые части и подразделения, составляла около 55 тыс. человек.
В ноябре 1941 г. в четырех секторах обороны Севастополя вели боевые действия 32 батальона морской пехоты (без учета армейского резерва и гарнизона дотов и дзотов). Таким образом, почти половину войск Севастопольского оборонительного района составляли морские пехотинцы.
В ноябрьских боях большую поддержку сражавшимся на суше морякам оказали батареи береговой артиллерии и кораблей Черноморского флота. Орудия 31 корабля, в том числе линкора «Парижская Коммуна», пяти крейсеров, двух лидеров и 11 эскадренных миноносцев, провели 407 стрельб по вражеским целям. В результате активных действий наших частей противник 21 ноября был вынужден перейти к обороне.
В то время когда Красная Армия, одержав победу в битве под Москвой, начала развивать наступление на запад, героический гарнизон Севастополя отражал второе наступление немецко-фашистских войск, начатое 17 декабря 1941 года. В штурме города участвовали около 200 тысяч солдат и офицеров противника, более 1000 орудий и 150 танков. На этот раз главный удар наносился силами 22-й, 132-й и 24-й пехотных дивизий на северном участке фронта из района Дуванкоя вдоль долины Бельбек и на Камышлы, Северная бухта. Напряженные бои развернулись с самого начала в горных районах южнее и севернее долины реки Бельбек.
8-я бригада морской пехоты (командир — полковник В. Л. Вильшанский), оборонявшая в районе горы Азис-Оба участок обороны протяженностью 10 км по фронту, отражала атаки главных сил противника, К исходу двухдневных ожесточенных боев немцам удалось вклиниться в оборону наших войск на глубину до 1 км, обойти правый фланг бригады и окружить 241-й стрелковый полк 95-й стрелковой дивизии. Части 3-го сектора оказались в тяжелом положении. В сложившейся обстановке для восстановления положения в бой были введены резервы соседнего 4-го сектора и командующего оборонительным районом.
Части морской пехоты неоднократно переходили в контратаку. 1-й Севастопольский полк морской пехоты (командир — полковник П. Ф. Горпищенко) с приданым батальоном 7-й бригады морской пехоты стремительной атакой занял хутор Кара-Кобя. 18 декабря продолжались упорные бои в районе деревень Нижняя и Верхняя Чоргунь.
В период с 23 ноября по 16 декабря для пополнения частей морской пехоты было доставлено около трех батальонов из состава 9-й бригады морской пехоты.
Все попытки противника овладеть Камышловским оврагом и долиной реки Бельбек были отражены с большими потерями для него.
21 декабря немецкое командование ввело в бой на главном направлении еще три пехотных полка с танками.
Защитники Севастополя стойко отражали атаки противника на всех участках обороны, однако под натиском превосходящих сил вынуждены были постепенно отходить. Положение войск СОР резко ухудшилось. Непрерывные бои измотали личный состав; значительная часть артиллерии и минометов вышла из строя, все острее ощущался недостаток боеприпасов.