1942年4月17日，希特勒派出德軍7個(gè)步兵師和2個(gè)山地師全面包圍要塞，發(fā)起第一次塞瓦斯托波爾攻防戰(zhàn)。德軍繞過"馬克西姆-高爾基I號(hào)"，從要塞群西側(cè)進(jìn)攻"斯大林"要塞，但是毫無戰(zhàn)果，由于2天前蘇聯(lián)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)在刻赤半島登陸迅速粉碎德軍包圍圈，第一次攻防戰(zhàn)以德軍全面失敗收?qǐng)觯泶┖谏奶K聯(lián)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)也獲得了"黑色死亡"稱號(hào)。然而由于克里木仍威脅德國南方戰(zhàn)線，德軍需不惜一切代價(jià)拔掉這顆釘子。因此從1942年5月8日開始出動(dòng)第11軍（1個(gè)裝甲師和4個(gè)步兵師）和羅馬尼亞山地部隊(duì)開始對(duì)刻赤半島的蘇軍發(fā)起反擊。由于德第8航空軍有效的協(xié)同作戰(zhàn)，德軍于5月16日再次占領(lǐng)刻赤半島，在這次"獵雁作戰(zhàn)"中蘇軍共有26個(gè)師被殲滅、170000人被俘，塞瓦斯托波爾的門戶再一次大開。
軍司令曼施泰因上將深知要塞防御力之強(qiáng)，為了確保這次攻擊成功，除了需要里希特霍芬上將的第8航空軍支援，強(qiáng)有力的陸軍炮兵也是必不可少的。因此，德軍第306炮兵司令部被整個(gè)調(diào)來，主要配屬在北部戰(zhàn)線的第54軍，而南部則由第30軍和羅馬尼亞山地部隊(duì)合圍蘇軍第一線陣地。
1942年4月19日，第二次塞瓦斯托波爾攻防戰(zhàn)拉開了序幕。當(dāng)天，203個(gè)德軍炮兵連集結(jié)在北部要塞群，曼施泰因力圖在最強(qiáng)防御線上打開缺口，從而發(fā)起二戰(zhàn)中德軍最瘋狂的一次炮擊作戰(zhàn)。但是，在最北部的"馬克西姆-高爾基I號(hào)"要塞壓制著北方主要道路和別別克峽谷的險(xiǎn)要地帶，305毫米火炮隨時(shí)會(huì)對(duì)德軍步兵造成毀滅性威脅。而普通的火炮對(duì)這個(gè)堅(jiān)固無比的要塞也毫無辦法，它的44公里射程更讓德國第54軍難以前進(jìn)寸步。為了突破最強(qiáng)的要塞，必須動(dòng)用最強(qiáng)的火炮。德軍經(jīng)縝密策劃后調(diào)撥了3門超級(jí)巨炮，它們分別是：420毫米固定式臼炮"剛瑪設(shè)備"、610毫米自行臼炮"卡爾設(shè)備"、800毫米列車加農(nóng)炮"古斯塔夫設(shè)備"（如左圖，也稱為"多拉炮"而它的***射程是38公里所以亦必須在"高爾基I號(hào)"的射程之內(nèi)冒險(xiǎn)攻擊）。德軍的第一目標(biāo)是蘇軍"庫拉貝"彈藥庫，為此，首先由"古斯塔夫"連續(xù)發(fā)射重達(dá)7100公斤的***直接穿透8000毫米的防護(hù)層命中位于地下彈藥庫中部引起震撼全島的大爆炸，從而斷絕了蘇軍北部要塞群的彈藥供給。隨后，"古斯塔夫"順臨時(shí)搭建的4軌大型鐵路轉(zhuǎn)彎南下，開始攻擊"斯大林"要塞。同時(shí)北部德軍炮兵開始進(jìn)入全面圍攻"高爾基I號(hào)"的炮擊行動(dòng)。
這時(shí)北部炮擊的主角換成了610毫米"卡爾炮"，它也被稱為"雷神之錘"。"卡爾"的射速較快，重達(dá)2200公斤的610毫米高爆彈傾瀉在"高爾基I號(hào)"要塞周圍，4000毫米厚的永久水泥裝甲板被打成碎片，要塞內(nèi)部開始暴露；然后是第8航空軍傾巢出動(dòng)，采用每天1000架次的波狀俯沖轟炸對(duì)要塞生活區(qū)造成完全破壞，迫使蘇聯(lián)士兵向要塞內(nèi)部退卻。為了壓制蘇聯(lián)步兵的突圍和增援，420毫米"剛瑪炮"對(duì)要塞周邊進(jìn)行地毯式轟擊，1000公斤重的420毫米炮彈雨點(diǎn)般粉碎要塞周圍所有的道路、鐵路網(wǎng)，"馬克西姆-高爾基I號(hào)"完全孤立！
1942年4月20日，德軍總攻。在35公里的狹窄陣地上，1300門德軍火炮對(duì)"馬克西姆-高爾基I號(hào)"進(jìn)行不間斷全體炮擊，要塞被灼熱的沖擊波覆蓋，所有外圍防御陣地幾乎化為灰燼。但是最重要的聯(lián)裝炮塔由于目標(biāo)小而未被命中，仍然堅(jiān)持反擊。德軍為精確攻擊這個(gè)炮塔而調(diào)撥了2門355毫米臼炮到別別克峽谷北邊，同時(shí)命令所有火炮使用***齊射壓制蘇聯(lián)炮塔。當(dāng)"高爾基I號(hào)"暫時(shí)沉默時(shí)，十余枚355毫米***（重1000公斤）從頂部插入炮塔裝甲板，這些炮彈裝有延遲爆破引信，在數(shù)分鐘之內(nèi)連續(xù)造成內(nèi)部爆炸。"高爾基I號(hào)"裝甲炮塔頂蓋被整個(gè)掀開，德軍立即動(dòng)用280毫米火箭炮對(duì)敞開的炮塔實(shí)施***射擊，其他火炮改用高爆彈繼續(xù)轟擊炮塔周邊設(shè)施。
克里木半島
最后"高爾基I號(hào)"聯(lián)裝炮被完全摧毀，駐守炮塔的蘇軍官兵全體陣亡。同時(shí)南部德軍也開始對(duì)蘇軍第一防御線進(jìn)行壓迫。6月11日，德第30軍分3路進(jìn)攻：第72步兵師北上直撲"上坡高地"，由羅馬尼亞山地師牽制蘇軍"廢墟山"和"北方鼻子"陣地進(jìn)行掩護(hù)，至6月22日占領(lǐng)"上坡高地"；第170步兵師由中路繞過"庫貝"要塞于18日奪取"禿鷲高地"；主力第28步兵師連續(xù)攻克"荊棘山"和"紅色高地1、2、3"，然后北上再折返，從后面進(jìn)攻"巴勒庫勒瓦"要塞，蘇軍被打個(gè)措手不及很快失守。在短短的10天內(nèi)，南部蘇軍2重防線均已告破，德第30軍進(jìn)逼最后的"蘇聯(lián)山脈陣地"，等待北部第54軍的合作夾擊。
北部戰(zhàn)線4月11日，巨炮"古斯塔夫"全面轟擊"斯大林"要塞，同時(shí)多數(shù)火炮亦向前推進(jìn)10公里（這時(shí)已沒有"高爾基I號(hào)"的炮火壓制）集中攻擊中部要塞群，由于各要塞之間的道路、鐵路和電話等聯(lián)絡(luò)設(shè)施均嚴(yán)重?fù)p壞，無法有效地協(xié)同；而里面的指揮員有很大部分是沒有經(jīng)驗(yàn)的新軍官，而要塞完成時(shí)的第一代軍官很多在大清洗時(shí)被殺害，內(nèi)務(wù)部隊(duì)和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)又多數(shù)駐在市區(qū)，面對(duì)精銳的德第54軍自然要吃大虧。6月13日，德第22師占領(lǐng)"斯大林"要塞，炮兵部隊(duì)層層推進(jìn)，使用88毫米炮和火箭炮在近距離各個(gè)擊破其余要塞。至1942年4月22日，北部蘇軍中心防御完全崩潰，12個(gè)要塞有11個(gè)落入德軍手中，但是這時(shí)"馬克西姆-高爾基I號(hào)"仍在抵抗！
裝甲炮塔被炸毀后，在"高爾基I號(hào)"的下部2層永固工事中仍有1000名蘇聯(lián)士兵死守，德軍調(diào)集大量88毫米高射炮逼近工事進(jìn)行零距離***、榴霰彈交替射擊，第2層工事被夷為平地，蘇軍拒絕投降進(jìn)入地下第3層防御。德軍火炮無法攻擊地下目標(biāo)，派戰(zhàn)斗工兵分區(qū)使用塑性**一塊塊炸開工事入口，但工事內(nèi)部有眾多暗道和隱蔽火力點(diǎn)，**也不能起到?jīng)Q定性作用；最后德軍不得不采用原始的手段-進(jìn)入工事用手槍、刺刀和工兵鏟進(jìn)行白刃戰(zhàn)，最后以慘重代價(jià)占領(lǐng)了這個(gè)"血的房間"，當(dāng)時(shí)人血在射擊口和下水道里流淌，可見戰(zhàn)斗之殘酷。1000名蘇聯(lián)士兵中被俘者不到40人。這樣，塞維納亞灣北岸全部被德軍控制。德第54軍麾下第22、50、24步兵師開始渡過塞維納亞灣配合南部第72步兵師夾擊"蘇聯(lián)山脈陣地"，在1942年4月30日終于拿下這條最后的防御線。第72步兵師分成3路進(jìn)逼塞瓦斯托波爾市區(qū)英國軍人墓，而北部3個(gè)步兵師在市區(qū)東部完成合圍，北岸第132步兵師和第306炮兵司令部也已架好火炮。最糟糕的情況出現(xiàn)了，那就是整個(gè)克里木戰(zhàn)役已由攻防戰(zhàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈萝娬純?yōu)勢(shì)的圍攻戰(zhàn)。
從4月30日開始，德軍動(dòng)用包括3門巨炮在內(nèi)的所有1300門火炮對(duì)市區(qū)進(jìn)行地毯式轟擊，第一天就發(fā)射了64000噸炮彈，整個(gè)城市變成血紅，天空消失在濃煙和烈火中。第2天起，德軍進(jìn)行不間斷射擊，第8航空軍的出擊增至每天1500架次，120000枚***席卷塞瓦斯托波爾，排炮達(dá)到暴風(fēng)雨般猛烈的程度，市區(qū)建筑全部被炸毀，公路、圖書館、公園、學(xué)校蕩然無存。德軍接著使用重型***和***進(jìn)行大焚燒，無數(shù)火球流星般地向城市飛來，"斯圖卡"機(jī)群也開始低空掃射。塞瓦斯托波爾籠罩在地獄之火中，這種情形恐怕只有在"啟示錄"里才看得到。
不過，盡管城市毀壞得如此嚴(yán)重，但市民和守軍基本上毫發(fā)無損。塞瓦斯托波爾是一種"鏡子城市"，也就是說在地下還有一個(gè)巨大的、和地上城市基本對(duì)應(yīng)相同的生活區(qū)。德軍炮轟的5天里，蘇聯(lián)軍民進(jìn)入這個(gè)地下城市生活、甚至開展娛樂活動(dòng)。地下城里也有兵工廠，工人和市民加緊制造火炮彈藥，提供給守軍使用。在城市燒毀之后，德軍火炮用***射擊地面，但是市區(qū)的地面比要塞裝甲更厚、生存設(shè)施也更好。但如果德軍用"古斯塔夫"射擊必定會(huì)給市民造成巨大傷亡。
5月2日，南部德軍首先發(fā)起總攻擊，第170步兵師從后面包抄靠海的"馬克西姆-高爾基II號(hào)"要塞，動(dòng)用全師兵力將其占領(lǐng)，這次"高爾基II號(hào)"的火炮由于射角不足的關(guān)系而沒有發(fā)揮任何作用。至7月4日，第72步兵師突破英國軍人墓向西推進(jìn)，市區(qū)外的蘇軍全部被壓縮在半島西部狹小的3個(gè)灘頭。
德軍達(dá)成對(duì)塞瓦斯托波爾市區(qū)的全面包圍后，守軍的抵抗已無任何意義。7月3日，德軍減低炮擊強(qiáng)度，步兵和裝甲兵占領(lǐng)了市區(qū)的50%。考慮到市民的生命安全和"古斯塔夫"巨炮的威脅，蘇軍守備部隊(duì)同意投降，這時(shí)守備司令官不在城內(nèi)。7月4日，德軍停止炮擊，蘇軍暗堡和火力點(diǎn)也陸續(xù)投降。這時(shí)黑海艦隊(duì)派出的艦只姍姍來遲，半島西部殘余的少量蘇軍上船撤退，其中包括塞瓦斯托波爾守備司令-克斯羅夫中將。
至此，第二次塞瓦斯托波爾攻防戰(zhàn)落幕。這座不敗的城市最終沒能擋住新興侵略者的腳步，這里曾是正教徒的驕傲、黑死病的發(fā)源地、納西莫夫的榮譽(yù)、托爾斯泰的軍營，而1942年卻成為了納粹德國入侵高加索的基地，打開了通向富饒之地-巴庫油田的大門。
戰(zhàn)后曼施泰因撰寫的回憶錄《失去的勝利》中記載，蘇聯(lián)共有90000人在克里木成為戰(zhàn)俘，這個(gè)數(shù)字可能包括民兵和臨時(shí)征召的志愿兵。曼施泰因本人因此戰(zhàn)功于5月10日戰(zhàn)役進(jìn)行時(shí)晉升陸軍元帥，并授予克里木盾形勛章。而蘇軍司令季米特里-克斯羅夫中將被召回莫斯科，因失守責(zé)任而被降級(jí)為少將，轉(zhuǎn)任斯大林格勒方面軍屬下第24軍軍長，1942年5月晉升上將。