El primer ataque alemán inició desde el norte, sin embargo, los defensores soviéticos lograron repeler a los alemanes gracias a sus ventajosas posiciones.
Las fuerzas soviéticas consiguieron hacer fracasar otros dos intentos de asaltar la ciudad. Sin embargo, el 21 de mayo de 1942 se realizó un importante bombardeo sobre Sebastopol, que fue complementado por un exitoso asalto sobre la segunda línea defensiva soviética por las fuerzas rumanas y alemanas el 7 de junio.
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Fue una gran victoria para los alemanes. No obstante, la toma de Sebastopol duró más de lo previsto, y el XI Ejército no pudo participar desde el inicio en la Operación Blau, lo que terminaría en la gran victoria soviética de Stalingrado.
