地峡是不可能的。
但曼施坦因别无选择，除了狭窄地峡外，在他面前也没有其他的通道。为了加强进攻力量，他把集团军直属的工兵、炮兵和高炮部队都调给第54军，汉森的地面进攻火力达到20个炮兵营和1个强击火炮营。在空中，亚历山大勒尔的第4航空队所属第27和第51轰炸机联队一部为汉森提供火力支援。
1941年9月24日，德军第54军开始发起进攻，虽然地形不利，但依靠强大的地面炮火，德军用2天突破了鞑靼壕沟，并于29日夺取了阿尔米扬斯克，逼近苏军第51集团军的第二道防线。
在伊顺地峡，苏军在阵地前布设了大量雷区，并以多次短促反击破坏德军的进攻，双方的战斗陷入胶着。激战6天后，德军第54军伤亡2641人，没有突破苏军防线，德军以少量兵力袭取克里米亚的企图落空。
1941年10月10日，德军南方集团军群取得了顿巴斯方向第一阶段的胜利。苏军南方面军在别尔江斯克（时称奥西片科）被俘10.6万人，同时也切断了克里米亚半岛和内陆之间最后的陆上联系，使其成为一座孤岛。
为了加快克里米亚方向的进攻，德军减少了顿巴斯方向的进攻力量，抽调出扎尔穆特的第30军和罗马尼亚第3集团军所属山地军加强到克里米亚方向。
在仆从国军队中，罗马尼亚的部队一直是对苏联作战最积极的力量，而且以作战勇敢、不怕伤亡而著称。这个山地军由3个旅组成，不久罗马尼亚军队统帅安东内斯库又给曼施坦因调来1个摩托化旅。至此，除了已经划归克莱斯特第1装甲集团军的第49山地军外，曼施坦因第11集团军所辖2个军和1个罗马尼亚军及集团直属部队全部投入到克里米亚半岛的进攻当中。10月底，他还能够得到从北方集团军群调来的第42军的2个步兵师。
10月18日，彼得罗夫的独立滨海集团军8.6万人全部抵达克里米亚半岛。防御半岛的兵力已经达到12个步兵师、4个骑兵师，再加上黑海舰队7万余人，苏军总兵力为23.5万人，并配备100多辆坦克、1000余门火炮和迫击炮。
但彼得罗夫的部队还需要时间完成部署，而库兹涅佐夫在过去的几天没有根据战场情况调整部署，在彼列科普方向也没有加强防御。而曼施坦因的部队已经增加到6个步兵师，罗马尼亚山地军则配置在次要进攻方向琼加尔地峡。
10月18日凌晨5时40分，德军以54军为第一梯队、第30军为第二梯队，重新向苏军伊顺地峡发起进攻。在炮火准备阶段，德军采用了徐进弹幕射击：炮弹首先在德军步兵阵地前地方落下，稍作停顿后，下一批炮弹落在步兵防御阵地内，然后逐步向纵深延伸。与此同时，步兵从战壕里冲出，以冲锋枪为先导，在迫击炮和机枪火力的掩护下，穿过尚未消散的烟雾，向苏军阵地发起冲锋。
苏军则利用有利地形，对正面进攻的德军实施阻击，在前沿阵地提前设置的倒刺铁丝网、雷区是阻碍德军冲锋的第一道屏障，后面配有机枪和喷射器的碉堡射出的火力网，以及遥控水雷组成了德军的死亡陷阱。德军第一天的进攻没有取得进展。
在此后的几天，德军依然没有取得进展。期间，苏军黑海舰队的飞机也频繁空袭德军进攻部队，并且摧毁了德军数量本不多的高射炮阵地。10月23日，曼施坦因向德军统帅部要求增派坦克部队，但南方集团军群的坦克部队也奇缺，克莱斯特的第1装甲集团军此时已经深入到顿巴斯东南地区，根本无法抽兵增援克里米亚。
10月25日，战场态势依然胶着，德军的进攻已经基本陷入停顿。此时，北方调来的第42军抵达战场，德军第11集团军兵力达到3个军8个师（不计罗马尼亚军）。而且作为不能调给曼施坦因装甲部队的补偿，南方集团军群司令伦德施泰特将第4航空队的一部分空中力量加强给第11集团军，用于克里米亚方向的德国空军增加到300多架飞机，其中100多架是战斗机。
双方绞杀从地面延伸到了空中，得到加强的德国空军更胜一筹，仅在10月23日一天，4个德国空军战斗机大队升空，向苏军执行轰炸任务的黑海舰队航空兵实施拦截，7架苏军轰炸机被击落。同一天，另一支德国空军联队击落了苏空军22架飞机。德军逐渐掌握了制空权。
鉴于克里米亚局势可能恶化，苏军统帅部在10月22日决定成立克里米亚军队指挥部，由海军统帅部代表列夫琴科统一指挥第51集团军、独立滨海集团军和黑海舰队。作战不力的苏军第51集团军司令员库兹涅佐夫被大本营解职，接替他的是巴托夫中将。
为了挡住曼施坦因的攻势，巴托夫决定发起反击。为此他投入了第5坦克团在内的坦克部队，以10辆轻型坦克为先导，T-34中型坦克居后实施主要突击。
战斗开始后，苏军的反击部队很快就陷入德军猛烈炮火和密集迫击炮的火力网中，前面的轻型坦克纷纷被击中起火，在后面的步兵被压制得只能趴在