Для обороны Севастополя противник подготовил три оборонительных рубежа, каждый из которых состоял из двух-трех траншей, отсечных позиций и большого количества сооружений из земли и камня. Первый оборонительный рубеж был оборудован в 7―10 километрах от города и проходил по высотам 192,0, 256,2, горе Сахарная Головка, восточным скатам Сапун-горы и безымянным высотам западнее Балаклавы. Наиболее сильным узлом сопротивления в Севастопольском укрепленном районе была господствующая над восточными подступами к городу Сапун-гора. Противник обвил ее шестью ярусами траншей, прикрытых противотанковыми минными полями и обнесенных тремя — пятью рядами проволочных заграждений.
Район Севастополя обороняли соединения 49-го и 5-го армейских корпусов 17-й армии врага в составе восьми дивизий (в том числе и румынских), сведенные в боевые группы. Всего на севастопольском плацдарме противник имел свыше 72 тысяч солдат и более 200 орудий и минометов, а на укрепленных позициях первой линии находилось до 55 тысяч человек. При общей длине внешнего обвода обороны противника до 29 километров такое количество позволяло создать плотность до 2000 человек и 65 орудий и минометов на километр фронта.
Командующий немецко-фашистскими войсками в Севастопольском укрепленном районе генерал-полковник Альмендингер в обращении к войскам писал: «Я получил приказ защищать каждую пядь севастопольского плацдарма. Его значение вы понимаете. Ни одно имя в России не произносится с большим благоговением, чем Севастополь. Именем фюрера я требую, чтобы все оборонялись в полном смысле этого слова, чтобы никто не отходил… Напоминаю, что мой приказ о расстреле на месте тех, кто оставил свои позиции, сохраняет полную силу».
По указанию Ставки Верховного Главнокомандования Отдельная Приморская армия 18 апреля была включена в состав 4-го Украинского фронта и переименована в Приморскую армию. Генерал армии А. И. Еременко убыл командовать войсками 2-го Прибалтийского фронта, а Приморскую армию возглавил генерал-лейтенант К. С. Мельник. Вместе с 51-й армией она должна была наносить главный удар фронта по севастопольской группировке противника.
По решению командарма прорыв в обороне гитлеровцев должен был осуществляться силами 3-го горнострелкового, в командование которым под Севастополем вновь вступив прибывший из госпиталя генерал-майор А. А. Лучинский, и 16-го стрелкового корпуса в направлении Карань, высота 119,1, Омега при вспомогательном ударе правым флангом армии в обход Сапун-горы с юга. В ходе выполнения ближайшей задачи предполагалось овладеть рубежом поселок «6-я верста», Джаншиев, в дальнейшем, к исходу первого дня операции, захватив западные севастопольские бухты Камышовая и Казачья, во взаимодействии с войсками 51-й армии уничтожить группировку противника в районе Севастополя.
Перед 16-м стрелковым корпусом стояла задача прорвать оборону противника на фронте безымянной высоты (˂…˃ километра восточнее Карани), побережье Черного моря и овладеть рубежом стык дорог (1 километр западнее Карани), гора Мраморная. В ходе последующего наступления предстояло овладеть безымянными высотами северо-западнее бывшего Георгиевского монастыря, а к исходу дня выйти к бухтам Камышевая и Казачья.
В целом горно-лесистая местность в полосе наступления 16-го стрелкового корпуса должна была значительно затруднить боевые действия всех родов войск, и особенно танков. Более проходимой она становилась после рубежа Карань, гора Каябаш.
Против нашего корпуса стояло до четырех батальонов 73-й пехотной дивизии немцев, до пехотного батальона 1-й горнострелковой дивизии румын, 8―10 артиллерийских батарей и дивизион штурмовых орудий.
В первый эшелон корпуса были назначены 83-я и 255-я морские стрелковые бригады, во второй — 383-я и в третий эшелон — 227-я дивизии. 339-я стрелковая вышла в резерв командующего армией. Трехэшелонное построение боевого порядка корпуса вызывалось необходимостью обеспечить своевременное наращивание силы удара по противнику при прорыве его эшелонированной обороны, особенно в случае уплотнения боевых порядков гитлеровцев. Мы имели возможность создать среднюю артиллерийскую плотность до 157 орудий и минометов на километр фронта. Артподготовку планировалось провести в течение полутора часов на всю глубину главной полосы обороны противника.
Войска Приморской армии и входящий в ее состав 16-й стрелковый корпус приступили к подготовке штурма Севастополя. Учитывая насыщенность обороны противника долговременными оборонительными сооружениями, во всех батальонах и полках по опыту прошлых боев были созданы штурмовые группы и отряды различного состава.