Гитлер настаивал на удержании Крыма, так как с его аэродромов советская авиация могла бомбить румынские нефтепромыслы. Однако в начале апреля советские войска вышли к Днестру, откуда до Плоешти было ближе, чем из Крыма, что делало бессмысленным его удержание. Эвакуация, казалось бы, назрела, но для Гитлера по-прежнему играло существенную роль то, что 17-я армия в Крыму отвлекала на себя значительные советские силы и средства, которые после эвакуации Крыма могли быть использованы для наступления на Украине.
Советские войска, действовавшие в Крыму, насчитывали 470 тыс. человек, 5982 орудия и миномета, 559 танков и САУ, 1250 самолетов. Им противостояла 17-я немецкая армия генерала Эрвина Йенеке, насчитывавшая к 8 апреля 128,5 тыс. германских и 66 тыс. румынских солдат с более чем тремя тысячами орудий и минометов, 215 танками и штурмовыми орудиями и 102 самолетами. Кроме того, имелось до 10 румынских и хорватских самолетов, из которых не более 5 исправных.
К вечеру 11 апреля немецкая оборона на Перекопе была прорвана войсками 51-й и 2-й гвардейской армий. В ночь на 11 апреля наступление начала и Отдельная Приморская армия, которая 13 апреля в районе Карасубазара соединилась с передовыми частями 4-го Украинского фронта. 11 апреля, получив разрешение Гитлера, германо-румынские войска начали отходить к Севастополю. Оказалось, что керченский десант не сыграл никакой роли, поскольку германо-румынским войскам пришлось отступить из-за прорыва Перекопских позиций.
14 апреля заградотряд коменданта «крепости Севастополь» полковника Бееца при поддержке штурмовой авиации отбил атаку советских танков у Бахчисарая. Это помогло выиграть 12 решающих часов для отхода в крепость 49-го горно-стрелкового корпуса генерала Рудольфа Конрада. Основные силы немецких войск прибыли в Севастополь 20 апреля, всего на 6 часов упредив советские войска. С 16 по 30 апреля было предпринято несколько безуспешных штурмов города-крепости. 20 апреля Гитлер отдал приказ об удержании «крепости Севастополь» и продолжении эвакуации только румынских частей. Несмотря на запрет, Йенеке продолжал эвакуировать и немцев. За период с 14 по 20 апреля из Крыма в Румынию было эвакуировано 79 969 солдат и 2,5 тыс. т различных грузов.
1 мая Йенеке, который в Ставке Гитлера настаивал на скорейшей эвакуации Севастополя, был заменен на посту командующего 17-й армией генералом Карлом Альмендингером. Между 20 апреля и 3 мая было вывезено еще 13 400 немцев и 29 000 румын.
К вечеру 7 мая войска 51-й армии овладели Сапун-горой, господствовавшей над Севастополем. Дальнейшая оборона крепости немцами стала невозможна. 8 мая немцы оставили северный участок фронта, и вечером Гитлер разрешил начать эвакуацию. Уцелевшие самолеты с полевого аэродрома на мысе Херсонес перелетели в Румынию. С этого момента у советской авиации было полное господство в воздухе. К исходу 9 мая весь Севастополь был освобожден советскими войсками.
Немцы отошли на последний оборонительный рубеж от бухты Стрелецкой до моря, прикрывавший мыс Херсонес. 9 мая недалеко от него советская авиация потопила два крупных транспорта «Тотила» и «Тейя», на которых погибло около 8 тыс. человек, а около одной тысячи было спасено.
11 мая были потоплены транспорты «Данубиус», «Хельга» и «Гейзерих». На двух последних погибло более 5 тыс. солдат.
Ночью 12 мая последний крупный конвой покинул акваторию Херсонеса. В ночь на 13 мая еще 83 человека были эвакуированы торпедными катерами. Немецким флотом в период с 12 апреля по 8 мая из Крыма в Констанцу и Сулину было перевезено 64 563 солдата, 9424 раненых, 11 358 гражданских лиц и 4260 военнопленных. С 9 по 12 мая было эвакуировано 25 697 солдат и 6011 раненых.
Всего с начала эвакуации 12 апреля из 230 тыс. человек личного состава 17-й армии, германского флота, гражданской германской и румынской администрации и советских военнопленных на материк немецким и румынским флотом было вывезено около 131 тыс. человек. За это же время самолетами Люфтваффе было вывезено еще 21 457 солдат, из них — 16 387 раненых. Из 152,5 тыс. человек, эвакуированных в Румынию, немецких военнослужащих было эвакуировано 96,8 тыс., румынских военнослужащих — 40,2 тыс. В период с 8 по 13 мая погибло и пропало без вести 57 500 человек (31 700 немцев и 25 800 румын). Из этого числа на мысе Херсонес 12–13 мая была пленена 21 тыс. солдат и офицеров. Общие безвозвратные потери германо-румынских войск в Крыму в период Крымской наступательной операции советских войск составили около 78,5 тыс. солдат и офицеров. Советские войска в ходе Крымской наступательной операции, по официальным данным, потеряли 84,8 тыс. человек, в том числе 17,8 тыс. — безвозвратно. Скорее всего безвозвратные потери занижены в 2–3 раза.