在北部和东北部进攻的是德军第54军，军长依然是汉森将军。兵力包括第22、24、50、第132步兵师，第213步兵团。第54军的炮兵火力特别强大，共得到115个炮兵连和2个强击火炮营、2个炮兵观测营的支援。其中包括56个超重或重型炮兵连、41个中型炮兵连、18个迫击炮连。另外，第54军还得到2个遥控坦克连的支援。配合作战的罗马尼亚山地军有12个中型和22个轻型炮兵连。
第54军的攻城重炮包括190毫米加农炮，305、350毫米重炮等。800毫米的“多拉”、600毫米的“卡尔”、420毫米的“刚玛”等超级巨炮也都云集于此。尽管有这些巨炮助阵，曼施坦因依然不敢对这里的苏军阵地掉以轻心，为此还专门在战前对第54军提出特别训令，要求德军官兵发挥上次世界大战期间德军步兵的阵地渗透战术，不要被苏军前沿坚固碉堡所牵制，务必将兵力用于主攻方向，绕到这些碉堡后面，再攻破之。
第54军具体进攻计划如下：第22步兵师将从东面攻入别利别克河南岸，而第132步兵师则紧随其后发展进攻。第50步兵师则将从东北方向参与这次攻势。而位于第54军左翼的第24步兵师，则应通过丛林穿越苏军防线。罗马尼亚第18步兵师将在其左翼予以掩护。德军总的目标，依然是塞瓦斯托波尔北岸的谢韦尔纳亚湾。
在第54军当面防御的苏军，主要包括第4防御地境和第3地境。其中第4防御地境位于要塞北面，由红军第95步兵师师长卡皮托欣上校指挥，所管辖的部队包括第95步兵师和第172步兵师[20]，防守正面6公里。该地境依托着塞瓦斯波尔防区最为坚固的阵地。“马克西姆·高尔基Ⅰ号炮台”、“斯大林堡垒”等要塞就设在这里。
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